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ほこりの充電と紫外放射またはプラズマへの露出表面上動員の実験方法

Published: April 3, 2018 doi: 10.3791/57072
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 1,2, 1,2
1Laboratory for Atmospheric and Space Physics, University of Colorado, 2NASA/SSERVI's Institute for Modeling Plasma, Atmospheres and Cosmic Dust

Summary

ほこりの充電と動員は、電子ビーム、ビーム電子のみ、または紫外 (紫外線) 放射のみを熱プラズマへの露出で 3 つの実験で示されます。これらの実験は、静電ダスト輸送の高度な理解とエアレスの惑星ボディの表面を形作る上でその役割を紹介します。

Abstract

静電ダスト輸送に異常な惑星現象の観察の数を説明する仮定されたが。ここでは、最近 3 を使用して開発の切り粉の粒子は電子ビーム、ビーム電子のみ、または紫外 (紫外線) 放射のみを熱プラズマにさらされている実験を示した。UV 光源は、172 を中心とした波長狭帯域 nm。120 eV のエネルギーを持つビーム電子は負バイアスのホット フィラメントで作成されます。ところてんはアルゴンのガス満ちている、電子ビームに加え熱プラズマが作成されます。数十ミクロン径の絶縁のダスト粒子は、実験で使用されます。ダスト粒子は、最大 1 m/秒の起動速度と数センチまでの高さにロフトに記録されます。これらの実験は、ダスト粒子の帯電機構を表面からほこりの多い写真や二次電子の放出に変化を示しています。最近開発された「パッチ電荷モデル」、によると周辺のほこりに強化された負電荷の蓄積引き起こす表面の下の近隣のダスト粒子間微小共振器中励起された電子を再吸収できる粒子。この間斥力の荷電粒子を動員し、表面を離れてそれらを持ち上げるのに十分な大きさがあります。これらの実験は挨りだらけの表面にほこり充電と輸送の高度な理解を示しエアレスの惑星ボディの表面の進化におけるその役割の将来の調査の基礎を築いた。

Introduction

月や小惑星などの風通しの悪い天体は、レゴリスと呼ばれる微細な塵埃粒子で覆われています。地球とは異なり、これらの風通しの悪い体は、太陽風プラズマと太陽紫外 (紫外線) 放射、課金にレゴリスのほこりの原因に直接公開されます。これらのダスト粒子がありますしたがってする動員、ロフト、輸送、あるいは排出し、静電気力により表面から失われた満たされました。最初、いわゆるこの静電プロセスの証拠が示唆「月の地平線の輝き」、日没直後後の 5、6、および 7 の測量衛星によって観測された 5 年前 (図 1 a) 西の地平線の上の明瞭な白熱1、 2,3。この輝きが散乱を静電ロフトのダスト粒子 (5 μ m の半径) < 月面ターミネーター1,2,3近く表面上 1 m の高さに日光によって引き起こされたえられています。アポロ宇宙飛行士4,5によって報告された高度に達する線のような鯉のぼりを担当する静電リリースされた微細な塵埃が示唆されました。

以来これらのアポロ観測他風通しの悪い体の上の観測数も静電ほこり動員の機構にリンクまたはロフティング、土星の放射状のスポークなどは、6、7,リングします。8、小惑星エロス (図 1 b)9塵池および彗星 67 P10、11の主要なベルトの小惑星のスペクトルから示された多孔性の表面の土星の氷の非常に滑らかな表面月アトラス12と月面まんじ13レゴリス。さらに、静電ロフトほこり14の蓄積によって月表面のレーザーの再帰性反射物の劣化も発生可能性があります。

実験室調査主動機になっているほこり充電の物理的なプロセスを理解し、輸送するためにこれらの異常な空間の観察によって。ほこりの動員は、ガラス球表面15,16、プラズマ シース17で浮上し、導電性と絶縁の両方で移動する記録からのダスト粒子の流した様々 なプラズマ条件で観察されています。表面18,19,20,21。しかし、ダスト粒子がロフトや動員に十分な大きさの料金を得る方法のままかり。料金ロフトする動員ダスト微粒子のためあまり小さい滑らかな表面22個々 のダスト粒子とプラズマに浸漬23のほこりの多い表面の平均電荷密度の充満の測定を示します。

事前理論16,24,25の充電のみと考えられていた UV やプラズマに直接さらされているトップの表面層に発生します。料金は頻繁に全体のほこりだらけの表面、すなわち上に均一に分布すると考慮します。、それぞれ個々 のダスト粒子が担当、いわゆる"電荷モデルを共有"16によって記述されるのと同じ量を取得。ただし、このモデルから計算された料金は単独で重力の力よりはるかに小さいです。電子とイオン表面16,24のフラックスの確率過程は、静電気の力で一時的な強化を示していますが、それは比較して小さいままのアカウント料金変動理論、重力。

本稿で静電ほこりロフティングと動員は最近 3 を使用して開発実験26、エアレスの惑星ボディのレゴリスにダスト輸送を理解するために重要である示されています。これらの実験は、電子ビーム、ビーム電子のみ紫外線のみに熱プラズマの条件で実行されます。これらの実験は、最近開発された「パッチ電荷モデル」26,27の有効性を示す、どの微小共振器形成の間に近隣の表面の下のダスト粒子再吸収できる出力された写真や大規模な生成する二次電子は負隣接のダスト粒子の表面電荷です。これらの負電荷の間の冷淡な力を動員したり、ほこりの粒子を持ち上げるのに十分な大きさになることができます。

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Protocol

1. 真空チャンバのセットアップ

  1. (厚さ 2 cm と直径 20 cm) の絶縁板に直径 1.9 cm 孔を有する断熱ゴム シート (厚さ 0.2 cm、直径 5 cm) を配置 (図 2 ab)。(直径 10 〜 50 μ m) の間の穴に絶縁性、不規則な形のダスト粒子をロードします。
  2. 真空チャンバーの真ん中に金属板立って上絶縁板を配置します。電気セラミック スペーサーを用いた室から金属板を分離します。
  3. 真空ポンプ (に裏打ちされた機械的粗引き真空ポンプ ターボ ポンプ) オンの基本圧力に到達する 〜 10-6 Torr。実証実験は、円筒形ステンレス製真空チャンバー、直径 50 cm 高さ 28 cm (図 2 c) で実行されます。
  4. 塵の動きと 30 フレーム/秒 (fps) の通常の速度や高速 (> 2000 fps) カメラでビデオカメラでロフトを記録します。LED ライトを使用し最大照度に相当 > 500 w incandesce 光を良い品質のビデオ録画のダスト粒子に十分な照明を作り出します。
    注: は、ゴムを使用してカメラに光の反射を最小限に抑える、暗い色のためです。明るい色のダスト粒子は暗いゴム表面に色のコントラストのためのより良い撮影のために使わなければなりません。絶縁板厚は、充電ほこりや動員に絶縁板の表面と金属板との間の電場の影響を排除するために使用されます。このデモで火星持ち帰り (JSC-火星-1、38-48 μ m の平均直径、1.9 g/cm-3の質量密度と SiO2 28の主要な組成にふるわれた) 使用された、内側の風通しの悪い体の一般的なレゴリスほこりに類似します。ソーラー システム。その他各種絶縁のダスト粒子のまた、月面模擬 (JSC-1)、月面模擬ハイランド (LHT) 純粋なシリカ粉塵など、テストされました。

2. ビーム電子熱プラズマへの暴露

  1. トリエーテッド タングステン フィラメントを添付 (0.1 mm 厚と 〜 3 cm) 電極フィードスルーに商工会議所の上にそれをインストール。その後、ポンプ基本圧力まで商工会議所。
  2. アルゴンのガスの圧力と真空チャンバー 〜 0.5 mTorr。
  3. 電源をオンにし、フィラメント-120 V バイアス電圧を設定します。
  4. 現在の加熱ヒーター電圧を高める 〜 現在の排出目的の値 (数 mA) に達するまでは 2 a。120 eV のエネルギーを持つ電子はフィラメントから放出されます。
    注: これらのビームのような主要な電子中立アルゴン原子、イオン化させるとプラズマの電子温度約 2 eV と作成に影響を与えます。主ビーム電子の大部分直接中性原子との衝突することがなくほこりだらけの表面に達する。ダスト粒子は、したがって熱プラズマ ・ ビームの両方の電子にさらされています。
  5. ダスト輸送でエネルギッシュなビーム電子の役割を表示するには、上のダスト粒子の熱プラズマを作成する代替操作を使用します。
    1. オン バイアス電圧とチャンバーの底に代替フィラメント-40 V と排出量 400 最大電流 mA (図 2 a)。フィラメントから放出される主な電子は、(図 2 a、b) ダスト粒子が残り、侮辱的なプレートの下の金属板によって停止されます。
    2. 表面上電気フィールドを変更する現在の排出量が異なります。高い流れは、プラズマ密度が高い、薄い鞘、従って大きい電界を作成します。

3. のみ電子ビーム露出

  1. トップのフィラメントを使用して上記の実験で説明されているように、実験をセットアップします。
  2. 基本圧力 10-6 Torr 下トップのフィラメントをオンに (すなわち。、商工会議所のアルゴンガス供給なし)。のみ 120 eV のビームの電子放出フィラメント攻めからダスト粒子間、プラズマは作成されません。
  3. 2 つの異なるモードでフィラメントを動作します。
    1. バイアス電圧を-120 V に設定し、放出電流は数 mA に達するまで加熱電圧を増やします。
    2. 現在必要な暖房に到達するヒーター電圧を高める 〜 2 A、数 mA の放出電流と電子を放出する-120 V 徐々 に 0 V からバイアス電圧を増やして。

4. 紫外線のみに露出

  1. UV ランプ (図 2 b) と基本圧力チャンバーをポンプ上のフィラメントを交換してください。波長 172 nm の紫外線を発するキセノン エキシマ オスラム ランプを使用します。対応する光子エネルギーは 7.2 eV、塵表面の仕事関数よりも大きい (~ 5.5 eV) 光電子を放出するために。
    注: 短い波長の高エネルギー光子を放射する紫外線は、ダスト粒子したがってより多く動員は、パッチを適用した電荷モデル26,27に基づいてより多くの費用を作成する予定です。
  2. ダスト粒子を放射する紫外線ランプを点灯します。デモンストレーションでは、光子放射照度は 40 mW/cm-2 UV ソースでと 〜 16 mW/cm-2挨りだらけの表面で。

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Representative Results

上部または下部のフィラメントを使用して、一連の実験を行った。トップのフィラメントのセットアップでは、ダスト粒子のホッピング記録された (図 3 a)。対照的に、下部フィラメントを使用する場合、ダスト粒子は残りの部分にとどまっています。それは、表面に垂直電界では、両方の実験プロトコル手順 226に記載されている条件の下での同じ (16 V/cm) 測定されています。これらの結果は、シース電場による静電力がダスト粒子を動員するのに十分な大きさを指定します。これらの 2 つの実験の唯一の違いは (トップのフィラメントを使用して) 有無 (下部フィラメントを使用して) ビーム電子面を砲撃します。

ほこりと外側の王らによるゴム表面の電位。26元気ビーム電子プラズマ中の電子が止まるが最小化中の衝突による二次電子が生成されたことが示されています。もっと重大に、これらの潜在的な測定は、26固体表面を比較する挨りだらけの表面の二次電子放出は減った主示されています。これは、再放出電子20,29,30,31,32,33を吸収することができます表面の凹凸のために可能性が高いです。

3.3.1 プロトコルで説明されている 120 eV のビーム電子放出フィラメントの到達から-120 V より肯定的になるに上昇する表面電位を引き起こす表面一度二次電子が作成されます。この場合、ダスト粒子は動員され表面 (図 3 b) からロフトします。3.3.2, 塵の動きが記録されないです。それは単に次の-120 V26になるフィラメントのバイアス電圧の表面電位測定されています。これはフィラメント電圧は非常に小さい、すなわちを開始されるためです対応するビーム電子のエネルギーが非常に低く、二次電子放出率がゼロに近いような表面電位 (eV) でビーム電子のエネルギーにするそれらを停止するには。平衡状態でゼロ純流れを維持します。フィラメント電圧の増加は徐々 に電圧インクリメントが小さすぎてすべての二次電子を作成するので、プラズマ応答と比較しています。従って、表面電位はフィラメント電圧は、表面に到達し、したがって二次電子放出を抑制することから停止するビーム電子の原因を続きます。もう一度、この実験は、二次電子の生成がほこり充電と輸送過程に貢献することを示します。

ホッピングほこり 172 nm の紫外線放射 (図 3 c) 記録しました。電界強度は非常に小さい表面上光電子シースを作成 〜 0.5 V/cm34。シース電場による静電力はごくわずかですので。おらのようです。27, UV 照射下でロフトのダスト粒子は大きな負電荷を運ぶ。この結果は、光電子分光による予想の正電荷を否定するしばらくの間は下記「パッチを適用した電荷モデル」と一致しています。

紫外線照射下でのダスト粒子の長時間露光も行った。図 4は、時間の関数として表面形態の変化を示します。表面滑らかになるし、最終的に平坦化、たとえば小惑星エロス (図 1 b) に形成されたダストの池のための効率的なプロセスを提供します。

ロフティングほこりを上記 3 つの実験は、写真および/または二次電子は挨りだらけの表面から放出され、これらの放出電子はその凹凸表面内に再吸収されることが発生します。「パッチを適用した電荷モデル"王らによって開発されました。26は、これら 2 つの調査結果に基づいていた、以下の見直しが簡単に。

滑らかな固体表面に反して図 5に示すレゴリス表面の下のダスト粒子間微小共振器を形成させます。上面サーフェス (青いパッチ) は、紫外線やプラズマ電子イオン化イオンより請求されます。上面のダスト粒子の間の小さな開口部があります。紫外線光子や電子とイオンの一部は光電子および/または二次電子を作成する上面下ダスト粒子上に小さな開口部から浸透することができます。これらの放出電子の多くはエスケープしないし、(赤パッチ) の周囲の粒子の表面に微小共振器と預金の負電荷の内部再吸収されます。

青い表面パッチの電荷は Qb Equation EbEbが挨りだらけの表面上シース電界。赤のパッチの Qr追加料金ですEquationErErは、共振器内の電界。Eb Equation 1/λDe、λDeは、ながらデバイ長 Er Equation 1/r、どこが個々 のダスト粒子半径、約共振の特性のサイズのようです。Λ のため・ デ ・ >>、Er >> Ebしたがって Qr >> Qb。主として強化された負電荷 Qr可能性があります大規模な作成面からそれらを排出 2 つの荷電粒子間の十分な反発力。電荷が大きい (およそ 0.5 微/m2) 光電子の再吸収のため挨りだらけの表面内堆積物は、コンピューター シミュレーション35にも観察されます。 

Figure 1
図 1。静電ダスト輸送に関連する異常な表面現象の 2 つの例の写真です。(a) 測量 7 宇宙船3 (NASA の写真) で撮影した月の地平線の輝き。(b) 微細なクレーター、いわゆる「塵池」のダスト堆積物上小惑星 433 エロス NEAR シュー メーカー探査機9で撮影しました。矢印とサークルは、既存の toporgraphies を示します。広場には、小さな孤立した塵池が強調表示されます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

Figure 2
図 2。実験装置とセットアップします。(a) 粉塵ビーム電子ビーム電子のみや UV 放射わずか26熱プラズマ実験装置の概略図。(b) 真空チェンバーの商工会議所と (c) 画像中紫外線実験のセットアップを示す画像。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

Figure 3
図 3。ロフトの塵の軌道のイメージ26.(A) 120 ev プラズマへの暴露は、それぞれ電子、(b) 120 eV のビームの電子、および (c) 紫外線、ビームします。(A) のハイライト ロフト ダスト粒子の軌道に青色のボックス。(C) 内の青いボックスは、拡大ビューとロフトのダスト粒子の軌跡を強調表示します。ロフトのダスト粒子のほかに個々 の粒子 (直径 38 45 m) 直径 140 m と同じ大きさの集計があります。この図は、王らによって紙から変更されています。26.この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

Figure 4
図 4。UV 照射下でほこり moblization による表面変更のタイムラプス。紫外線波長は 172 16 mW/cm2挨りだらけの表面での光子の放射照度 nm。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

Figure 5
図 5。パッチを適用した電荷モデル26.中心の共振器は、隣接するダスト粒子 (灰色円) によって形成されます。青い表面パッチは、光子や電子とイオンにさらされています。Qbに請求して simultanously 写真および/または二次電子を放出します。これらの放出電子の一部は共振中再吸収、Qrに悪影響それらを充電、周囲のダスト粒子の赤い表面パッチの蓄積します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。

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Discussion

何十年も風通しの悪い体のレゴリスに静電ダスト輸送問題レゴリス ダスト粒子が動員になるか、ロフトに十分大きい料金を得るか未解決の問題に残った。最近研究室研究26,27は根本的にこの問題の理解を進めてきた。

ここでは、電子ビーム、ビーム電子のみ紫外線のみに熱プラズマによるほこりの充電と動員を表示する示された 3 つの最近開発された実験です。これらの実験で重要な要素は、二次電子やほこりの表面から放出される光電子を作成することです。以前作品26のように、挨りだらけの表面下微小共振器中の再吸収によるほこりの粒子で強化された主負電荷にこれらの放出電子がつながる可能性が高いです。詳細なメカニズム、最近開発された、正常に検証」パッチ電荷モデル" 26,27と説明しています。

プロトコル手順 1 と 2 でダスト粒子は、二次電子を効率よく作成するのに 100 eV 以上のエネルギーを持つ電子をビームに直接公開する必要がある36。フィラメントにバイアス電圧を最初に、設定する必要がありますし、所望の放射電流まで加熱電圧の増加に達すると、プロトコル 3.3.1 に記載します。場合はダスト粒子はない移動やロフト、塵表面電位に続くビーム エネルギーを二次電子の作成を抑制するのでマイナスになる可能性があります。可能性がありますフィラメント電圧を設定で誤操作による 3.3.2 プロトコルで説明されているようです。

UV ランプの波長は 170 をする必要があります、プロトコル手順 3 nm または紫外線光子のエネルギーが効率的に光電子を放出するために塵表面の仕事関数よりも大きくより短い。ほこりの動員は、組成の異なる異なります塵粒子間凝集力によって大きく異なります。火星の持ち帰りは、移動する最も簡単なことが示されました。

これらの実験は (数十ミクロン径) のダスト粒子が数センチの高さまでジャンプできます。この高さは数十センチ月画面では、月の地平線の光彩の高さのようです。輝きが弾道のホッピングやダスト粒子の浮上によって引き起こされるかどうか不明です。これらの実験では、前者が本当らしいメカニズムであることを示唆しています。静電ほこり動員が小惑星エロス9と彗星 67 P10上に形成されたダスト池に関連する、滑らかな表面と土星の氷月アトラス12の非常に滑らかな表面の形成につながることを示した。

結論としては、これらの実験を示す静電ダスト輸送エアレスの惑星ボディの表面を形作る上で重要な役割を果たすいくつか異常な表面現象のことがあります。ここに示されているメソッドは、両方の実験を含むとモデリング、将来的により高度な研究のためのドアを開けた。

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Disclosures

著者が明らかに何もありません。

Acknowledgments

この作品は、プラズマのモデリング、大気、宇宙の塵 (インパクト) NASA/SSERVI の研究所、NASA の太陽光発電システムの仕組みのプログラムにサポートされていた (許可番号: NNX16AO81G)。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Vacuum chamber Any NA
Vacuum electrode feedthrough Lesker EFT0113053
Tungsten filament (0.1 mm thick) Goodfellow W055250 Thoriated
Power supply #1 (0-8V, 3A) Agilent E3610A Or equivalent
Power supply #2 (0-140V, 0.5A) Agilent E3612A Or equivalent
UV lamp Osram XERADEX L40/120/SB-SX48/KF50HV Or equivalent
Dust sample Any Mars or Lunar simulants or other types Irregularly-shaped, sieved, insulating
Insulating plate Any NA Thickness > 1 cm
Rubber sheet Any NA Thickness > 1 mm
Metal plate Any NA
Ceramic stands McMaster 94335A130 1/2" diameter
Video camera (consumer) Panasonic HC-VX870 Or equivalent
Video camera (high-speed) Phantom V2512 > 1000 fps
LED lamp Any NA > 500W Tungsten Equivalent

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References

  1. Criswell, D. R. Horizon-glow and the motion of lunar dust. Photon and Particle Interactions with Surfaces in Space. , Springer. New York. 545-556 (1973).
  2. Rennilson, J. J., Criswell, D. R. Surveyor observations of lunar horizon-glow. Moon. 10 (2), 121-142 (1974).
  3. Colwell, J. E., Batiste, S., Horányi, M., Robertson, S., Sture, S. Lunar surface: Dust dynamics and regolith mechanics. Rev. Geophys. 45, RG2006 (2007).
  4. McCoy, J. E., Criswell, D. R. Evidence for a high latitude distribution of lunar dust. The 5th Proc. Lunar Sci. Conf. , 2991 (1974).
  5. Zook, H. A., McCoy, J. E. Large scale lunar horizon glow and a high altitude lunar dust exosphere. Geophys. Res. Lett. 18 (11), 2117-2120 (1991).
  6. Smith, B. A., et al. Encounter with Saturn - Voyager-1 imaging science results. Science. 212 (4491), 163-191 (1981).
  7. Smith, B. A., et al. A new look at the Saturn system - the Voyager-2 images. Science. 215 (4532), 504-537 (1982).
  8. Mitchell, C. J., Horányi, M., Havnes, O., Porco, C. C. Saturn's spokes: Lost and found. Science. 311 (5767), 1587-1589 (2006).
  9. Robinson, M. S., Thomas, P. C., Veverka, J., Murchie, S., Carcich, B. The nature of ponded deposits on Eros. Nature. 413 (6854), 396-400 (2001).
  10. Thomas, N., et al. Redistribution of particles across the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Astron. Astrophys. 583, A17 (2015).
  11. Vernazza, P., et al. High surface porosity as the origin of emissivity features in asteroid spectra. Icarus. 221 (2), 1162-1172 (2012).
  12. Hirata, N., Miyamoto, H. Dust levitation as a major resurfacing process on the surface of a saturnian icy satellite Atlas. Icarus. 220 (1), 106-113 (2012).
  13. Garrick-Bethell, I., Head, J. W., Pieters, C. M. Spectral properties, magnetic fields, and dust transport at lunar swirls. Icarus. 212 (2), 480-492 (2011).
  14. Murphy, T. W., et al. Long-term degradation of optical devices on the Moon. Icarus. 208 (1), 31-35 (2010).
  15. Sheridan, T. E., Goree, J., Chiu, Y. T., Rairden, R. L., Kiessling, J. A. Observation of dust shedding from material bodies in a plasma. J. Geophys. Res. 97 (A3), 2935-2942 (1992).
  16. Flanagan, T. M., Goree, J. Dust release from surfaces exposed to plasma. Phys. Plasmas. 13 (12), 123504 (2006).
  17. Sickafoose, A. A., Colwell, J. E., Horányi, M., Robertson, S. Experimental levitation of dust grains in a plasma sheath. J. Geophys. Res. 107 (A11), 1408 (2002).
  18. Wang, X., Horányi, M., Robertson, S. Experiments on dust transport in plasma to investigate the origin of the lunar horizon glow. J. Geophys. Res. 114, A05103 (2009).
  19. Wang, X., Horányi, M., Robertson, S. Investigation of dust transport on the lunar surface in a laboratory plasma with an electron beam. J. Geophys. Res. 115, A11102 (2010).
  20. Wang, X., Horányi, M., Robertson, S. Dust transport near electron beam impact and shadow boundaries. Planet. Space Sci. 59 (14), 1791-1794 (2011).
  21. Hartzell, C. M., Wang, X., Scheeres, D. J., Horányi, M. Experimental demonstration of the role of cohesion in electrostatic dust lofting. Geophys. Res. Lett. 40 (6), 1038-1042 (2013).
  22. Wang, X., Horányi, M., Sternovsky, Z., Robertson, S., Morfill, G. E. A laboratory model of the lunar surface potential near boundaries between sunlit and shadowed regions. Geophys. Res. Lett. 34 (16), L16104 (2007).
  23. Ding, N., Wang, J., Polansky, J. Measurement of dust charging on a lunar regolith simulant surface. IEEE Trans. Plasma Sci. 41 (12), 3498-3504 (2013).
  24. Sheridan, T. E., Hayes, A. Charge fluctuations for particles on a surface exposed to plasma. Appl. Phys. Lett. 98 (9), 091501 (2011).
  25. Heijmans, L. C. J., Nijdam, S. Dust on a surface in a plasma: A charge simulation. Phys. Plasmas. 23 (6), 043703 (2016).
  26. Wang, X., Schwan, J., Hsu, H. -W., Grün, E., Horányi, M. Dust charging and transport on airless planetary bodies. Geophys. Res. Lett. 43 (12), 6103-6110 (2016).
  27. Schwan, J., Wang, X., Hsu, H. -W., Grün, E., Horányi, M. The charge state of electrostatically transported dust on regolith surfaces. Geophys. Res. Lett. 44 (7), 3059-3065 (2017).
  28. Allen, C. C., et al. Martian Regolith Simulant JSC-Mars-1. The 29th Lunar and Planetary Science Conference. , Houston, Texas. Abstract # 1690 (1998).
  29. Martin, N. L. S., von Engel, A. The reflection of slow electrons from a soot-covered surface. J. Phys DAppl Phys. 10 (6), 863-868 (1977).
  30. Halekas, J. S., Delory, G. T., Lin, R. P., Stubbs, T. J., Farrell, W. M. Lunar Prospector measurements of secondary electron emission from lunar regolith. Planet. Space Sci. 57 (1), 78-82 (2009).
  31. Wiese, R., Sushkov, V., Kersten, H., Ikkurthi, V. R., Schneider, R., Hippler, R. Behavior of a porous particle in a radiofrequency plasma under pulsed argon ion beam bombardment. New J. Phys. 12, 033036 (2010).
  32. Richterová, I., Nĕmeček, Z., Beránek, M., Šafránková, J., Pavlů, J. Secondary emission from non-spherical dust grains with rough surfaces: Applications to lunar dust. Astrophys. J. 761 (2), 108 (2012).
  33. Ma, Q., Matthews, L. S., Land, V., Hyde, T. W. Charging of aggregate grains in astrophysical environments. Astrophys. J. 763 (2), 77 (2013).
  34. Dove, A., Horányi, M., Wang, X., Piquette, M., Poppe, A. R., Robertson, S. Experimental study of a photoelectron sheath. Phys. Plasmas. 19 (4), 043502 (2012).
  35. Zimmerman, M. I., et al. Grain-scale supercharging and breakdown on airless regoliths. J. Geophys. Res.-Planet. 121 (10), 2150-2165 (2016).
  36. Wang, X., Pilewskie, J., Hsu, H. -W., Horányi, M. Plasma potential in the sheaths of electron-emitting surfaces in space. Geophys. Res. Lett. 43 (12), 525-531 (2016).

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環境科学、問題 134、ほこりを充電、静電ダスト輸送に、ダスト プラズマは、光電子、二次電子、レゴリス、風通しの悪い体、月、小惑星、表面処理
ほこりの充電と紫外放射またはプラズマへの露出表面上動員の実験方法
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Wang, X., Schwan, J., Hood, N., Hsu, … More

Wang, X., Schwan, J., Hood, N., Hsu, H. W., Grün, E., Horányi, M. Experimental Methods of Dust Charging and Mobilization on Surfaces with Exposure to Ultraviolet Radiation or Plasmas. J. Vis. Exp. (134), e57072, doi:10.3791/57072 (2018).

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