尘埃对等离子体吸波特性的影响
毕业论文关键词 Mie-Debye 散射 尘埃等离子体 散射截面 吸收截面
Title Title Title Title Absorbing Characteristics of The Dust PlasmaAbstract Abstract Abstract AbstractThe attenuation of dust plasma for e lectromagnetic waves is due toabsorbing and scattering. Mie-Debye scattering model can strictlycalculate the electromagnetic scattering properties of charged dust underequilibrium state, however, the amount of calculation is too large. Thispaper analyzes the results: while incident wave is much smaller than theDebye radius, Mie scattering is dominant. In the band Mie scattering modelcan be used instead of Mie-Debye scattering model, thereby reducing theH uge computation. And absorption effects are more obvious in the band, theabsorption effect for electromagnetic wave attenuation must be taken intoaccount . In addition, the article also analyzes the influence of scatteringand absorbing by the real and imaginary part of p ermittivity .
Keywords Mie-Debye scattering , Dust plasma ， absorption crosssection ， scattering cross section
目 次
1 绪论 ... 1
1.1 概述 1
1.2 等离子体的应用 . 1
1.3 尘埃等离子体的发展 ... 2
2 尘埃对等离子体散射的影响 5
2.1 概述 5
2.2 Mie-Debye 理论模型 .... 6
2.3 Mie-Debye 模型实例 .... 9
3 短波长段 Mie 模型近似 11
3.1 Mie 散射与吸收模型 .. 11
3.2 Mie 模型数值模拟 . 13
结论 .. 18
致谢 .. 19
参考文献 .... 20
1 1 1 1 绪论绪论绪论绪论1.1 1.1 1.1 1.1 概述概述概述概述等离子体（ plasma ）第一次被科学辞典收录是在 1925 年到 1935 年之间，被定义为：一种具有相当数量电子和离子的气体 [1]。等离子体宏观呈现电中性，其中大量的电子 、 离子和未电离的中性分子混合在一起 ， 是继物质存在的固 、 液 、 气三种形态之后 ， 人们发现的第四种物质形态 。 等离子体的运动主要受电磁力支配 ， 并表现出显著的集体行为。等离子体普遍地存在于自然界中，地球上空 80 ～ 400km 处的电离层就是等离子体，是太阳紫外线和宇宙射线使该处空气发生电离而形成的。在军事上 ， 核爆炸 、 放射性核素的射线 、 高超音速飞行器的激波 、 燃料中掺有铯 、 钾 、 钠等易电离成分的火箭和喷气式飞机的射流，都可以形成弱电离的等离子体 [2]。尘埃等离子体（ dusty plasma ）物理是最近二三十年中迅速成长起来的研究领域 ，也被称为复杂等离子体 （ complex plasma ） 。 这种等离子体的组分除了电子 、 离子以及中性气体以外 ， 还包含有带电微粒 ， 微粒的尺寸通常小的可到纳米量级 、 大的可到几微米或几十微米甚至到毫米量级，微粒的形状可以是规则的，也可以是不规则的 。 这一物质形态最重要的特点是微粒在等离子体中是带电的（通常情况下带负电 ） ，每个颗粒能带成千上万个基本电荷 ， 但荷质比却比离子要小很多个数量级 ； 此外所带的电荷不是常数，是随等离子体参数的变化而变化的；颗粒的运动除了受重力作用外 ， 主要受电磁力的支配 [3]。
1.2 1.2 1.2 1.2 等离子体的应用 等离子体的应用 等离子体的应用 等离子体的应用在军用和民用两方面 ， 等离子体物理都有很好的应用前景 。 民用方面 ， 主要有以下三点：（ 1 ） 、 等离子体冶炼 ： 用于冶炼用普通方法难于 冶炼 的材料 ， 例如高熔点的 锆 (Zr) 、钛 (Ti) 、 钽 (Ta) 、 铌 (Nb) 、 钒 (V) 、 钨 (W) 等金属；还用于简化工艺过程，例如直接 从ZrCl 、 MoS 、 TaO 和 TiCl 中分别获得 Zr 、 Mo 、 Ta 和 Ti ； 用等离子体熔化快速固化法可开发硬的高熔点粉末 ， 如碳化钨 - 钴 、 Mo-Co 、 Mo-Ti-Zr-C 等粉末等离子体冶炼的优点是产品成分及微结构的一致性好，可免除容器材料的污染。（ 2 ） 、 等离子体喷涂 ： 许多设备的部件应能耐磨耐腐蚀 、 抗高温 ， 为此需要在其表面喷涂一层具有特殊性能的材料 。 用等离子体沉积快速固化法可将特种材料粉末喷入热等离子体中熔化 ， 并喷涂到基体 （ 部件 ） 上 ， 使之迅速冷却 、 固化 ， 形成接近网状结构的表层，这可大大提高喷涂质量。