Phase states of macroparticles under interaction of keV ion beam with dusty plasma

Abstract

Peculiarities of the keV-energy charge-compensated ion beam interaction with dusty plasma macroparticles are studied theoretically in this paper. Negative potential of the dusty plasma macroparticles makes conditions for their capture into the core of ion beam and their efficient interaction with beam ions. Heat and mass balances of the macroparticles in ion-beam system are considered. It is shown that it takes several milliseconds for the temperature of macroparticles to reach the boiling temperature under the intensive keV ion beam bombardment. Decreasing of the macroparticles mass is associated with both sputtering by the ion beam and evaporating after reaching the boiling temperature.

Теоретически исследованы особенности взаимодействия компенсированного по заряду ионного пучка средних энергий с макрочастицами пылевой плазмы. Отрицательный потенциал макрочастиц создает условия для захвата пылевых частиц в остов ионного пучка, который обычно имеет положительный потенциал, и эффективного взаимодействия с ионным пучком. Рассмотрены тепловой и массовый балансы макрочастиц в ионно-плазменной системе. Показано, что при облучении пылевой плазмы интенсивными пучками ионов средних энергий за времена порядка десятка миллисекунд температура макрочастиц достигает температуры кипения. Уменьшение массы макрочастиц связано как с распылением ионным пучком, так и с испарением после достижения температуры кипения.

Теоретично досліджено особливості взаємодії компенсованого за зарядом іонного пучка середніх енергій з макрочастинками пилової плазми. Від’ємний потенціал макрочастинок створює умови для захоплення пилових частинок до остову іонного пучка, який зазвичай має позитивний потенціал, та ефективної взаємодії з іонним пучком. Розглянуто тепловий та масовий баланси макрочастинок в іонно-плазмовій системі. Показано, що при опроміненні пилової плазми інтенсивними пучками іонів середніх енергій за інтервали часу порядку десятка мілісекунд температура макрочастинок сягає температури кипіння. Зменшення маси макрочастинок пов'язано як з розпиленням іонним пучком, так і з випаровуванням за температури кипіння.