elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Influence of temporal variations in plasma conditions on the electric potential near self-organized dust chains

Vermillion, Katrina und Sanford, Dustin und Matthews, Lorin und Hartmann, Peter und Rosenberg, Marlene und Kostadinova, Evdokiya und Carmona-Reyes, Jorge und Hyde, Truell und Lipaev, Andrey M. und Usachev, Alexandr D. und Zobnin, Andrey V. und Petrov, Oleg F. und Thoma, Markus H. und Pustylnik, Mikhail und Thomas, Hubertus M. und Ovchinin, Alexey (2022) Influence of temporal variations in plasma conditions on the electric potential near self-organized dust chains. Physics of Plasmas, 29 (2), 023701. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/5.0075261. ISSN 1070-664X.

[img] PDF - Preprintversion (eingereichte Entwurfsversion)
1MB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1063/5.0075261

Kurzfassung

Self-organization of dust grains into stable filamentary dust structures (or “chains”) largely depends on dynamic interactions between individual charged dust grains and complex electric potential arising from the distribution of charges within a local plasma environment. Recent studies have shown that the positive column of the gas discharge plasma in the Plasmakristall-4 (PK-4) experiment at the International Space Station supports the presence of fast-moving ionization waves, which lead to variations of plasma parameters by up to an order of magnitude from the average background values. The highly variable environment resulting from ionization waves may have interesting implications for the dynamics and self-organization of dust particles, particularly concerning the formation and stability of dust chains. Here, we investigate the electric potential surrounding dust chains in the PK-4 experiment by employing a molecular dynamics model of the dust and ions with boundary conditions supplied by a particle-in-cell with Monte Carlo collision simulation of the ionization waves. The model is used to examine the effects of the plasma conditions within different regions of the ionization wave and compare the resulting dust structure to that obtained by employing the time-averaged plasma conditions. The comparison between simulated dust chains and experimental data from the PK-4 experiment shows that the time-averaged plasma conditions do not accurately reproduce observed results for dust behavior, indicating that more careful treatment of plasma conditions in the presence of ionization waves is required. It is further shown that commonly used analytic forms of the electric potential do not accurately describe the electric potential near charged dust grains under these plasma conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/187636/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Influence of temporal variations in plasma conditions on the electric potential near self-organized dust chains
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Vermillion, KatrinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sanford, DustinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Matthews, LorinNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hartmann, PeterNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rosenberg, MarleneNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kostadinova, EvdokiyaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Carmona-Reyes, JorgeNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hyde, TruellNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lipaev, Andrey M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Usachev, Alexandr D.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zobnin, Andrey V.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Petrov, Oleg F.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thoma, Markus H.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Pustylnik, MikhailMikhail.Pustylnik (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, Hubertus M.Hubertus.Thomas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8358-2023NICHT SPEZIFIZIERT
Ovchinin, AlexeyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Februar 2022
Erschienen in:Physics of Plasmas
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:29
DOI:10.1063/5.0075261
Seitenbereich:023701
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:1070-664X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:complex plasma, microgravity research
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Materialforschung und Mikrogravitation (MuM)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Thomas, Dr. Hubertus M.
Hinterlegt am:24 Aug 2022 14:53
Letzte Änderung:18 Jul 2023 11:01

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.