การศึกษาการเคลื่อนที่ของอนุภาคตัวนำภายใต้สนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้ศึกษาการเคลื่อนที่ของอนุภาคตัวนำทรงกลมภายใต้สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอและไม่สม่ำเสมอ โดยใช้การจำลองเชิงเลขและการทดลองในระบบอิเล็กโตรด. เป้าหมายของการศึกษาคือ วิเคราะห์แรงที่กระทำต่ออนุภาค ทิศทางการเคลื่อนที่ของอนุภาค และการพัฒนาวิธียึดจับอนุภาคโดยใช้สนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ. การเคลื่อนที่ของอนุภาคคำนวณได้จากสมการของแรงคูลอมบ์ แรงเกรเดียนต์ไฟฟ้า แรงโน้มถ่วง และแรงหนืดของตัวกลาง. ผลการศึกษาแสดงว่า เมื่ออนุภาคอยู่ภายใต้สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ อนุภาคจะเกิดการยกตัวขึ้นจากระนาบกราวนด์ เมื่อแรงคูลอมบ์มีค่ามากกว่าแรงโน้มถ่วง. ในกรณีที่อนุภาคอยู่ภายใต้สนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ อนุภาคสามารถเคลื่อนที่ได้สองลักษณะคือ การเคลื่อนที่ตามระนาบกราวนด์ และการยกตัวขึ้นจากระนาบกราวนด์. ผลการจำลองการเคลื่อนที่สำหรับการยกตัวขึ้นของอนุภาคแสดงว่า แรงทางไฟฟ้าและคุณสมบัติการกระทบระหว่างอนุภาคกับอิเล็กโตรดทำให้อนุภาคเคลื่อนที่ไปยังบริเวณที่มีค่าสนามไฟฟ้าที่ต่ำกว่า ซึ่งพฤติกรรมของอนุภาคสอดคล้องกับผลการทดลองที่ได้. การยึดจับอนุภาค ทำโดยใช้ผลของแรงเกรเดียนต์ไฟฟ้าภายใต้สนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอ ด้วยการแทรกชั้นฉนวนในระบบอิเล็กโตรด. ผลการทดลองจับอนุภาคแสดงว่า อนุภาคจะถูกยึดจับที่รอยต่อของฉนวนและอากาศ และที่ระยะแกปของอิเล็กโตรดที่ต่ำที่สุดของระบบอิเล็กโตรด. ความสามารถของระบบอิเล็กโตรดที่สามารถยึดจับอนุภาคได้จะขึ้นกับพลังงานจลน์ของอนุภาค. ตัวอย่างเช่น กรณีการทดลองจับอนุภาคอลูมิเนียมรัศมี 0.403 mm มีตำแหน่งเริ่มต้นที่ระยะ zu = 5 และ 6 mm ระบบอิเล็กโตรดสามารถสามารถยึดจับอนุภาคได้ 100 และ 14.2 % ตามลำดับ.