部分电离稠密氦等离子体物态方程的自洽变分计算

稠密氦在高温高压下将会发生电离, 电离能会因为原子、离子以及电子之间的相互作用而降低. 考虑He，He⁺，He²⁺，e之间的相互作用, 通过粒子化学势平衡得到非理想的电离平衡方程，用自洽流体变分过程对方程求解, 进而对自由能求导获得体系的热力学状态参量. 模型计算结果与已有的实验和理论计算相一致. 用此模型预测密度10^-3—10^0.3 g/cm³和温度4—7 eV范围的物态方程, 获得了压力在500　GPa以内的理论数据. 计算表明粒子间的非理想相互作用引起的电离能降低是出现压致电离现象的主要原因，在高温高密度物态方程的计算中必须考虑粒子间非理想相互作用对电离能修正的影响. 关键词： 氦 物态方程 部分电离等离子体 自洽变分     

温稠密物质物态方程的理论研究

本文详细地介绍了温稠密物质物态方程的理论模型,其中包括液体变分微扰理论、化学图像模型、离化电离平衡模型、平均原子模型和INFERNO模型;给出了混合物物态方程的计算方法;对第一原理分子动力学和量子蒙特卡罗方法进行了介绍;对一些典型材料(如氢、氘、氦、氙、金、钨等)在温稠密区的物态方程进行了计算和总结;分析了离解、电离效应对物态方程的影响.     

非理想氩等离子体电子密度和平均离化度理论研究

用SHM模型计算了非理想Ar等离子体在温度T为2.0eV、密度ρ为0.01~0.5g•cm-3的电子密度和平均离化度。研究了非理想Ar等离子体电子密度和平均离化度随温度、密度的变化规律,得到了在温度T为2.0eV、密度ρ为0.01~0.5g•cm-3非理想Ar等离子体的平均离化度小于0.5的结果。这表明非理想Ar等离子体的平均离化度非常低,大量的Ar仍然处于非电离状态。计算的结果还显示了平均离化度随等离子体密度ρ增加而减小的特征,并分析了减小的原因。     

氢的高密度等离子体物态方程

 采用Thomas Fermi（TF）方法,计算了氢的高密度等离子体物态方程,并引入TF等效电离度概念。等效电离度的计算结果表明,TF方法也可用于宽广温度、密度范围的等离子体物态方程计算,且在高密度区,其结果比活度展开法（ACTEX）和Debye-Huckel（DH）理论更为合理。     

一种计算氩等离子物态方程的简单模型

将Thomas-Feimi统计模型电离势的数值结果进行函数逼近，给出一个便于近似数值求解的解析表达式和计算电离度的近似计算方法，计算了Ar元素LTE情况下的电离度和物态方程，结果与Saha模型的计算结果和实验结果符合较好.所提出的简单模型也适用于计算混合物物态方程，可以在电磁发射技术领域中的强电离等离子体中有广阔的应用前景. 关键词： 等离子体 物态方程 电离势 电离度     

温稠密钛电导率计算

温稠密物质是惯性约束核聚变、重离子聚变、Z箍缩动作过程中物质发展和存在的重要阶段. 其热力学性质和辐射输运参数在聚变实验和内爆驱动力学模拟过程中有至关重要的作用. 本文通过建立非理想Saha方程, 结合线性混合规则的理论方法模拟了温稠密钛从10^-5-10 g·cm^-3, 10⁴ K到3×10⁴ K区间的粒子组分分布和电导率随温度密度的变化, 其中粒子组分分布由非理想Saha方程求解得到. 线性混合规则模型计算温稠密钛的电导率时考虑了包括电子、原子和离子之间的多种相互作用. 钛的电导率的计算结果与已有的爆炸丝实验数据相符. 通过电导率随温度密度变化趋势判断, 钛在整个温度区间, 密度0.56 g·cm^-3时发生非金属相到金属相相变. 对于简并系数和耦合系数的计算分析, 钛等离子体在整个温度和密度区间逐渐从弱耦合、非简并状态过渡到强耦合部分简并态.     

氩等离子体物态方程的TF简化模型

对于高温高压下氩等离子体的电离度和物态方程,本文给出了一种基于Thomas-Feimi(TF)统计模型的简化计算新方法:首先将TF模型电离势的数值结果进行函数逼近,给出一个便于数值求解的计算电离度的近似计算方法,并由此计算了局部热动平衡下的氩等离子体在10～1000 eV高温范围内的物态方程.计算结果与国外报道的其他几种理论模型的计算结果均符合很好,与实验值也吻合较好.本文所提出的简单模型也适用于计算混合物物态方程,可以在电磁发射技术领域中的强电离等离子体中有更为广阔的应用前景.     

钨等离子体平均离化度研究

用SHML模型计算了在局域热力学平衡条件下钨等离子体在温度为0.3～10keV、密度为0.001～0.1 g.cm-3范围内的平均离化度,研究了钨等离子体平均离化度随温度、密度的变化规律.结果表明,钨等离子体的平均离化度随着密度的增加而减小,随着温度的升高而增大,并且在增大的过程中出现了三个平台.研究了电离势对离化度的...     

惰性物质等离子体物态方程研究

对高温高压下惰性等离子体的电离度和物态方程，给出了一种基于Thomas-Feimi(TF)统计模型的简化计算新方法，即首先对TF模型电离势的数值结果进行函数逼近，得出近似计算电离势的简单解析函数；在局部热动平衡情况下，假定离子数密度n(Z^*)为Z^*的连续函数，再由Debye-Hückel修正的 Saha 方程，得出了一个便于数值求解的电离度的近似计算公式，从而建立了一种惰性等离子体物态方程的简化模型，并对氦、氖、氩三种惰性物质等离子体进行了计算.计算结果与其他文献计算结果和实验值均符合很好.所提出的简单模型也适用于计算混合物物态方程，在高温高密度强电离等离子体领域将有更为广阔的应用前景.     

部分电离金属钛和银等离子体输运性质的计算

金属等离子体的组分为计算热力学、光学和辐射输运特性研究提供了基本的输入参数.为获得此参数,本文用部分电离等离子体模型,在考虑金属发生三次电离,以及电子与中性粒子的极化作用、离子与离子之间、电子与离子之间、电子与电子之间库仑相互作用下,计算得到了等离子体组分,进而用线性响应理论计算了金属钛和银的电导率.并与已有的实验数据进行了比较,验证了模型的可靠性.在此基础上进一步预测了密度在0.001—2.0 g/cm³、温度在1.5×10⁴—2.5×10^{4关键词： 等离子体 线性响应理论 电离度 输运系数}     

水中放电等离子体状态方程的理论研究

 水中放电等离子体通道内温度达2×10⁴～5×10⁴ K、而压力达1～10 GPa。在这样的参数下,等离子体的状态方程已不能用理想气体状态方程来描述。首次考虑了粒子间的相互作用对水中放电等离子体参数下粒子电离能的影响,计算了电子的简并性、带电粒子间的库仑相互作用、原子内部能级扰动所产生的压力。计算结果表明：当H、O原子和离子的总密度n=10²⁹ m^-3时,若考虑电离能漂移,则电子密度提高的最大幅度达70%;电子的简并性对压力的影响很小;粒子间的库仑相互作用在高温区使总压减小较显著,但在所计算的参数范围内,其幅值也不大于10%;当n=10²⁹ m^-3、T≈2×10⁴ K时,原子内部能级的扰动使总压增大约30%。     

Plasma parameters within the cathode spot of the vacuum arc

The composition of the vacuum arc plasma for five elements (Cd, Mg, Al, Ni, and Mo) is calculated by the Saha equation, which assumes local thermodynamic equilibrium conditions within the ionization region of the cathode spot(s). The lowering of the ionization potential due to the high density of charged particles is considered. By matching the computed and the measured plasma ionic composition, the electron density and the temperature are estimated. The experimental plasma compositions can be approximated only at a high electron density (10¹⁹-10 ²¹ cm^-3) and at electron temperatures in the range of a few electronvolts     

Calculation of thermodynamic functions of aluminum plasma for high-energy-density systems

The results of calculating the degree of ionization, the pressure, and the specific internal energy of aluminum plasma in a wide temperature range are presented. The TERMAG computational code based on the Thomas–Fermi model was used at temperatures Т > 105 K, and the ionization equilibrium model (Saha model) was applied at lower temperatures. Quantitatively similar results were obtained in the temperature range where both models are applicable. This suggests that the obtained data may be joined to produce a wide-range equation of state.     

Influence of Nonideality Effects on the Ionization and Recombination Coefficients of a Reacting Hydrogen Plasma

On the basis of generalized quantum kinetic equations for chemically reacting systems which include many particle effects, the ionization and recombination coefficient of a dense hydrogen plasma are determined. Using a simple approximation for the continuum shift in the quasiparticle energies, nonideality effects are taken into account and lead to a nonlinear density dependence of the rate coefficients. In the case of thermodynamic equilibrium the rate equation yields a Saha equation for a nonideal plasma.     

Ionization Potential Depression in Hot Dense Plasmas Through a Pure Classical Model

The ionization potential of an ion embedded in a plasma, lowered due to the whole of the charged particles (ions and electrons) interacting with this ion, is the so‐called plasma effect. A numerical plasma model based on classical molecular dynamics has been developed recently. It is capable to describe a neutral plasma at equilibrium involving ions of various charge states of the same atom together with electrons. This code is used here to investigate the ionization potential depression (IPD). The study of the IPD is illustrated and discussed for aluminum plasmas at mid and solid density and electron temperatures varying from 50eV to 190eV. The method relies on a sampling of the total potential energy of the electron located at an ion being ionized. The potential energy of such electron results from all of the interacting charged particles interacting with it. (© 2015 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)