托卡马克等离子体电子逃逸阈值实验研究

本文采用统计方法分析了HL-2A托卡马克装置上欧姆放电条件下的实验数据,根据硬X射线出现时刻的等离子体环电压、中心线平均等离子体电子密度等参数,计算出电子逃逸的实验阈值,并与初级产生机制下逃逸电子的理论阈值进行对比.实验数据表明逃逸电场阈值明显高于相对论碰撞理论预测,抑制电子逃逸现象的临界电子密度明显比理论预测的低.这与ITPA(International Tokamak Physics Activity)在D3D,TEXTOR,FTU,KSTAR等装置得出的实验结果吻合.针对逃逸现象出现时刻硬X射线增长率的实验研究发现初级产生机制下逃逸电子的增长率与电场强度大小成正比,与中心线平均等离子体电子密度成反比,此现象验证了通过减小环电压或提高等离子体密度的方法可以抑制电子逃逸现象.     

托卡马克等离子体电子逃逸阈值实验研究

本文采用统计方法分析了HL-2A托卡马克装置上欧姆放电条件下的实验数据,根据硬X射线出现时刻的等离子体环电压、 中心线平均等离子体电子密度等参数, 计算出电子逃逸的实验阈值, 并与初级产生机制下逃逸电子的理论阈值进行对比. 实验数据表明逃逸电场阈值明显高于相对论碰撞理论预测, 抑制电子逃逸现象的临界电子密度明显比理论预测的低. 这与ITPA（International Tokamak Physics Activity）在D3D, TEXTOR, FTU, KSTAR等装置得出的实验结果吻合. 针对逃逸现象出现时刻硬X射线增长率的实验研究发现初级产生机制下逃逸电子的增长率与电场强度大小成正比, 与中心线平均等离子体电子密度成反比, 此现象验证了通过减小环电压或提高等离子体密度的方法可以抑制电子逃逸现象.     

用于KT-5C托卡马克等离子体电子密度测量的多道HCN激光干涉仪

等离子体的电子密度是聚变等离子体研究中的重要参数。一般采用探测电磁波通过等离子体后产生的相移来求等离子体的电子密度,等离子体引起的相移△(?)与探测弦线上的线积分电子密度n_e有如下的关系:     

延迟双脉冲激光产生大气等离子体的实验研究

利用马赫-曾德尔干涉仪获得了延迟双脉冲激光和三种单脉冲激光产生大气等离子体的时间序列干涉图,得到了等离子体中心区域在不同时刻的电子密度．把延迟双脉冲激光与三种单脉冲激光产生的等离子体电子密度进行比较的结果显示：第二束光作用后的相同时刻,延迟双脉冲激光产生的等离子体电子密度大于三种单脉冲激光产生的等离子体电子密度．对注入相同能量的延迟双脉冲激光与单脉冲激光产生等离子体的电子密度时间变化进行理论分析的结果表明：延迟双脉冲激光的第二束光与等离子体相互作用,使得作用结束时等离子体的电子密度增加得很多,进而造成了第二束光作用后延迟双脉冲激光产生的等离子体电子密度大于单脉冲激光产生的等离子体电子密度．进一步的分析表明,注入能量相同时延迟双脉冲激光有效延长了等离子体的存在时间．     

常压针-板放电等离子体密度演化

分别采用Stark展宽法、图像法诊断等离子体电子密度,研究常压针-板放电等离子体电子密度随放电参数的演化.实验结果表明,降低电源的脉冲频率,减小等离子体的电极间距和采用细径电极,都有助于提高等离子体密度.利用全局模型分析影响电子密度变化的因素可知,随着脉冲频率的下降,等离子体放电体积减小,导致电子密度上升.在电极间距减小的过程中,电子密度变化则是降低等离子体吸收功率与减小放电体积共同作用的结果,其中放电体积的减小起到了更为主导的作用,导致电子密度上升.此外,采用细径电极也可以使等离子体放电体积减小,从而有利于获得较高的电子密度.     

悬浮液雾化进样感耦等离子体基本参数研究——Ⅱ等离子体电子密度测定

研究了悬浮液雾化进样感耦等离子体原子发射光谱基本参数-等离子体电子密度的测定。实验使用Stark效应常用的谱线H_β线来计算等离子体电子密度。测定结果表明悬浮液雾化进样同水溶液雾化进样感耦等离子体原子发射光谱时等离子体电子密度没有发生显著的变化,数值基本上为1015数量级。固含量高达10％ TiO₂悬浮液雾化进样等离子体原子发射光谱,电子密度测定结果仅有微小的降低。高固含量悬浮液雾化进样等离子体原子发射光谱没有显著地影响等离子体电子密度,有助于使用高固含量悬浮液雾化进样等离子体原子发射光谱来进行痕量元素分析测定。     

电子密度对等离子体光子晶体禁带特性的影响

从Maxwell方程出发,采用类似于量子力学Kronig-Penney模型求解周期势的方法,结合双水电极介质阻挡放电的实验结果,研究了电子密度ne对一维等离子体光子晶体禁带特性的影响。研究发现:电子密度对等离子体光子晶体光子禁带的位置和宽度均有重要的影响;等离子体光子晶体的禁带宽度随电子密度的增加而增大,增长速率为电子密度的函数;等离子体光子晶体的截止频率、光子禁带边缘频率随电子密度的增大而增大。给出了当等离子体光子晶体具有显著禁带宽度时的电子密度的理论临界值。     

磁控直流辉光等离子体放电特性

本文利用单探针诊断等离子体参数来研究自行设计的磁控直流辉光等离子体实验装置的放电特性, 从而得出电子密度与气体压强、电子密度分布与磁场位型以及磁场强度等的关系. 另外, 用有限元的方法对线圈通电产生的磁场进行数值计算, 模拟出不同接线方式的两种磁场位型分布. 通过实验得出这两种不同的位型的磁场均对等离子体的状态有一定的“控制”作用, 而且这种“控制”作用与现有理论相符合.     

角向箍缩等离子体电子密度时空分布的测量

一、引言 等离子体电子密度是核聚变研究中所要了解的基本参量之一,双光束干涉的方法是测量等离子体电子密度的常用方法。等离子体的折射率     

大气压下石英毛细管内氩等离子体放电的发射光谱诊断

在长度为20 cm的石英毛细管内利用两个边缘锋利的中空的针型电极之间的氩气放电产生了高电子密度的大气压等离子体。利用发射光谱对所获得的等离子体的几个重要参数进行了诊断。利用计算机谱线拟合法合成了300 nm附近OH(A-X)的(0-0)转动谱带并通过与测量谱线的比较确定了等离子体的气体温度,根据H_β谱线Stark展宽法计算了等离子体的电子密度,采用玻尔兹曼曲线斜率法依据测得的有关氩的发射光谱估算了等离子体的电子温度。研究结果表明,这种石英毛细管内弧光放电等离子体的气体温度约为(1 100±50)K;电子密度数量级在1014 cm-3;电子温度约为(14 515±500)K。     

HL-2A装置偏滤器中的微波干涉仪测量

微波干涉仪测量等离子体电子密度是一种常规监测工具，利用这种工具可以给出电子密度随时间变化的波形图。等离子体电子密度和微波干涉仪测出的相位差之间的关系为：     

理想磁流体气球模本征方程的数值解法

一、基本方程 Tokamak等离子体高n气球模的不稳定性研究,归结为求解下述常微分方程的最大本征值Γ。     

等离子体中X射线激光传输与电子密度诊断的理论及数值比较

通过数值模拟描述X射线激光在等离子体介质中传输的傍轴偏微分方程,分析了等离子体电子密度诊断中折射率测量法(如Abel变换方法)的成立条件及适用范围.同时分析了由Schrdinger形式理论得到的电子密度诊断的修正项的效果,并给出了修正后的电子密度诊断算法. 关键词： 等离子体 电子密度 X射线激光 Abel变换     

仪器展宽对大气压等离子体电子密度测量的影响

实验使用两台不同的单色仪,采用光谱线型法测量了大气压氩气介质阻挡放电中的电子密度.诊断结果表明,由于不同的单色仪其仪器加宽不同,仪器加宽对总的光谱线型有较大影响.通过考虑等离子体中的各种加宽机制,采用卷积和反卷积的方法对氩原子发射谱线线型进行了分析,从整个光谱线型中分离出Stark线型,排除了仪器加宽对最终诊断结果的影响.从而最终测量了大气压氩气介质阻挡放电中的电子密度.测量得到在大气压氩气介质阻挡放电中单个放电丝存在时,电子温度为10000K时,电子密度约为3.05-3.26×1021 m-3.此方法不仅可以应用在大气压介质阻挡放电中,还可以用于测量其它大气压等离子体电子密度.     

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采用Langmuir探针方法对氢等离子体中电子密度和电子能量概率函数随射频功率的变化进行研究,发现电子密度在射频功率增加过程中出现两次跳跃。通过发射光谱法测得氢等离子体Hα、Hβ和Hγ三条谱线强度比值的变化,进一步验证了密度跳跃现象。该现象说明氢等离子体的放电模式发生了从电感耦合到电容耦合再到螺旋波模式的转变。从电子与氢分子的相互作用和Nagoya type Ⅲ型(N-型)天线电场耦合作用两方面解释密度跳跃现象。随着输入功率的增加,电子与氢分子相互作用增强,使电子密度发生跃变;当天线横向电场Ey取最大值,螺旋波轴向波矢kz分别为π/la和3π/la时天线与等离子体耦合最好,分别产生两次密度跳跃。     

复杂结构自组织等离子体光子晶体光谱研究

利用双水电极介质阻挡放电装置, 在气体放电中产生了一种由放电丝自组织形成的复杂结构等离子体光子晶体。该晶体结构由许多四边形的晶胞组成, 每个晶胞包括大点、两种不同的小点和线, 分别对应粗等离子体柱、两种细等离子体柱和等离子体片。采用发射光谱法, 对不同位置处的等离子体状态进行了研究, 对比了其电子密度和分子振动温度。具体方法是通过氩原子696.54 nm(2P2→1S5)的发射谱线测量谱线展宽进而对比电子密度, 通过氮分子第二正带系(C3Πu→B3Πg)的发射谱线计算分子振动温度。结果发现: 四种不同位置的等离子体具有不同的电子密度和分子振动温度, 即它们各自处于不同的等离子体态。电子密度按照降序排列顺序依次为: 中心粗等离子体柱四周的细等离子体柱、粗等离子体柱、边缘处的等离子体片、等离子体片交叉点处的细等离子体柱;分子振动温度的变化趋势与电子密度相反。由于等离子体电子密度不同, 对光的折射率也不同, 因此在该晶体结构中, 粗等离子体柱、两种细等离子体柱以及等离子体片具有不同的折射率, 它们和周围未放电的区域自组织形成具有五种折射率的复杂结构等离子体光子晶体。该等离子体光子晶体易于产生, 具有结构多样、分析简单的优点, 具有广泛的应用前景。     

利用Hβ线的Stark加宽计算激光诱导Cu等离子体的电子密度

潮湿空气中,利用Nd:YAG脉冲激光烧蚀Cu靶获得等离子体发射光谱,依据谱线波长和相对强度等信息计算了等离子体的电子温度;在此基础上,分别用三种方法由Hβ线的Stark加宽计算得到电子密度,并对结果进行了比较分析,证实：对于电子密度在1015~1016cm-3范围内的等离子体,用Hβ谱线测量电子密度是可靠的. 讨论了等离子体电子温度和电子密度在垂直于靶面方向的空间分布,并从产生机制的角度解释了等离子体的传播过程.     

悬浮型微波共振探针在电负性容性耦合等离子体中电子密度的测量

本文首先利用悬浮型微波共振探针测量了Ar等离子体的电子密度,并与朗缪尔双探针的测量结果进行了比较,表明了微波共振探针在低密度等离子体测量的可行性.对40.68 MHz单射频容性耦合Ar/SF₆和SF₆/O₂等离子体的测量结果表明:电负性气体SF₆掺入Ar等离子体显著降低了等离子体电子密度,但随着增加SF₆的流量,电子密度表现为缓慢下降;而O₂掺入SF₆等离子体中,电子密度则随着O₂流量的增加表现为持续的下降.另外,40.68 MHz/13.56 MHz双频激发的SF₆/O₂容性耦合离子体的电子密度并不随低频功率的变化而变化.本文对上述的实验现象进行了初步的解释.     

极化X光谱诊断铝激光等离子体的电子密度

为了准确诊断激光等离子体的电子密度,提出了一种基于极化光谱的类氦共振线与互组合线相对强度比诊断电子密度的方法.该法考虑了激光等离子体发射的X射线存在极化的特性,用极化光谱理论对测量的类氦共振线和互组合线光谱相对强度比进行精密校正,再推导等离子体的电子密度.在2×10 J激光装置上进行了实验,使用极化PET（002）晶体谱仪测量了Al类氦离子光谱,利用光谱的极化特性推出Al等离子体的电子密度约为1.5×1020 cm－3.结果表明极化X光谱推导等离子体电子密度方法适合激光高温高密等离子体诊断.     

低气压长间隙介质阻挡放电的光谱诊断

设计了一种电极间隔为10 cm的介质阻挡放电装置,以氩气为工作气体,在低气压下产生等离子体。采用发射光谱法,研究了放电空腔内等离子体电子温度和电子密度随空间位置的变化规律。等离子体电子温度的变化通过使用Corona模型计算获得,等离子体电子密度的变化通过分析Ar原子750.4 nm谱线强度变化得到。实验发现空腔内不同位置的等离子体电子温度和电子密度是不同的。当测量位置从阴极向阳极移动时,电子温度先略上升而后迅速下降,再缓慢上升;电子密度先缓慢而后迅速地增大。