尘埃等离子体的数字成像与分析

沉浸在等离子体环境中的尘埃颗粒，例如在行星环或彗星环境中发现的那些，会获得电荷。如果粒子间势能与平均动能之比足够高，粒子将形成具有短程有序的“液态”结构或具有长程有序的晶体结构。自1994年在实验室环境中被发现以来，这种晶体一直是各种实验、理论和数值研究的主题。分析等离子体中尘埃颗粒行为的实验室实验依赖于光学诊断，以非扰动的方式提供有关系统的数据。过去，捕获、成像和分析尘埃等离子体中的晶体结构一直是一个重要问题。利用数字成像和分析系统，可以快速完成数据捕获、图像格式化和分析。数据捕获后，使用改进的粒子图像测速（PIV）和粒子跟踪测速（PTV）算法进行图像分析。提取的数据随后用于构建Voronoi图，计算粒子密度、粒子间距、对关联函数和热能。根据这些数据，可以推断出其他尘埃等离子体参数，如粒子间作用力和颗粒电荷。