軌道運動限制OML充電理論

何科榮

摘 要：塵埃充電是塵埃等離子體中的基本問題，本文較為詳細地介紹了塵埃充電的過程，并重點介紹了應用最廣泛的OML充電理論，以及在此基礎上進行的改進。

關鍵詞：OML;充電

塵埃充電是塵埃等離子體的基本問題，在天體物理、聚變等離子體物理及實驗室塵埃等離子體的研究中有著廣泛的應用。目前，國際上關于塵埃充電的主流理論有三種，分別是Mott-Smith和Langmuir針對塵埃充電提出了軌道運動限制充電（Orbital Motion Limited，簡稱OML）理論、Allen，Boyd以及Reynolds提出了ABR充電理論以及Bernstein與Rabinowitz提出了OM（Orbital Motion）充電理論。其中OML充電理論是目前應該最廣泛的塵埃充電理論。

在等離子體環境中，塵埃顆粒由于受到電子和離子的不斷撞擊從而帶電，Chen和Allen利用OML理論推導出塵埃顆粒的帶電量。在OML理論中有三大基本假設，第一是進入德拜球內的電子和離子無碰撞，它們的軌道影響塵埃充電。于是它們遵守能量守恒定律和角動量守恒定律;第二等離子體中電子或離子是否能打到塵埃表面與塵埃表面勢有關;第三OML理論是對OM理論的簡化。

綜上所述，塵埃充電是塵埃等離子體中的基礎問題，而OML理論是塵埃充電應用最廣泛的充電理論，本文介紹了OML理論的具體推導過程，以及在OML理論的基礎上所做的一些改進（MOML及MOML-FL），為塵埃等離子體研究、空間等離子體研究及聚變等離子體研究等提供參考。

參考文獻：

[1]Mott-Smith H M and Langmuir I.The theory of collectors in gaseous discharges[J].Physical Review，1926，28，727.

[2]Willis C T N，Coppins M，Bacharis M，et al.The Effect of Dust Grain Size On the Floating Potential of Dust in a Collisionless Plasma[J].Plasma Sources Science and Technology，2010，19（6），65022.

[3]Chen F F.Plasma Physics[M].Plenum Press，2007.

[4]Allen J E.Probe Theory-the Orbital Motion Approach[J].Physica Scripta，1992，45（5），497.

[5]Willis C T N，Coppins M，Bacharis M，et al.Floating Potential of Large Dust Grains in a Collisionless Flowing Plasma[J].Physical review E，2012，85（3），36403.

[6]R.Beadles，X.Wang，and M.Horányi.Floating potential measurements in plasmas：From dust to spacecraft[J].Physics of Plasmas，2017，24，023701.

[7]Rizopoulou N，Robinson A P L，Coppins M，et al.Charging of Large Dust Grains in Flowing Plasmas[J].Physical Review E，2015，91（6）.

基金：江西省教育廳科學技術項目GJJ171027資助