具有放电极性反转的直流流动复杂等离子体中的尘埃密度波

我们报道了在直流放电复杂等离子体中自激尘埃密度波的观察。实验在国际空间站上的 Plasmakristall-4 设施中于微重力条件下进行。实验中，微粒云首先被捕获于电感耦合等离子体中，然后释放以在恒定电流直流放电中漂移数秒。此后放电极性被反转。含有漂移微粒云的直流等离子体就微粒漂移速度和等离子体发射而言被发现是强非均匀的，与 [Zobnin et.al., Phys. Plasmas 25, 033702 (2018)] 一致。除此之外，观察到自激波图样的非均匀性：在微粒云前缘（定义为头），波具有比后缘（定义为尾）更大的相速度。而且，在极性反转后，波图样表现出若干分岔：在每两条旧波峰之间，形成了一条新波峰。然而，这些分岔仅发生在微粒云的头处。我们表明漂移云内电场的空间变化在波图样形成中起重要作用。理论估计与测量的比较显示了电场对波相速度的显著影响。应用于不稳定性增长率的同一理论方法，显示了估计值与测量值之间的一致。