马征征 徐彬

（中国电波传播研究所 电波环境特性及模化技术重点实验室，青岛 266107）

引 言

等离子体中的电子和离子处于持续的热运动状态中. 当在等离子体中加入尘埃时，电子和离子将通过碰撞吸附作用使尘埃带电，三者共同组成尘埃等离子体. 由于包含了质量和荷-质比显著不同的三种带电组分，尘埃等离子体系统具有许多独特的电学效应，如电子密度耗空、湍流散射、介电衰减以及各种波动和不稳定性触发等[1-7]. 在每种效应中，尘埃电荷量都极为重要，其决定了效应的触发与否以及发生的强度.

目前对于尘埃电荷量的计算方法主要沿用20世纪60年代所建立的轨道受限运动（orbitlimited motion, OLM）理论[1,8]. 该方法简单易行，主要针对正球体尘埃，基于物理过程建立轨道和粒子的几何模型，理论推导获得尘埃的电荷量. 然而，注意到实际尘埃的材质各不相同，而该方法在通常使用中并不考虑尘埃材质的差异. 诸如材质的电导率、介电常数和亲电子能力等属性，可能会对尘埃充电过程和电荷量产生影响. 尤其是一些具有亲（斥）电子基团的材料，能够对尘埃带电造成不可忽视的影响.

针对上述问题，我们建立了一种基于三维粒子网格（particle in cell，PIC）技术的尘埃带电过程计算方法[9-10]. 首先，该方法可对尘埃粒子进行网格剖分，即可适用于任意不规则三维构型的尘埃粒子，同时还可设置不同尘埃材质的电导率和介电常数等参量. 进一步地，我们创新性地增加了对尘……