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相似文献
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1.
微空心阴极放电的Monte Carlo模拟研究   总被引:10,自引:0,他引:10       下载免费PDF全文
姚细林  王新兵  赖建军 《物理学报》2003,52(6):1450-1454
基于MATLAB与VC++混合语言,采用Monte Carlo模拟对高气压下亚毫米级微空心阴极放电(MHCD)中电子的运动过程进行了研究,计算出不同气压下的稳态时场向电子密度分布,电子能量分布以及对各种碰撞的统计等.分析表明:高气压下微空心阴极放电更能反映空心阴极效应——“来回振荡”的本质.通过模拟得到,电子在阴极间来回振荡的过程中,仍以前向散射为主.随着气压的升高,侧向散射效应逐渐体现出来. 关键词: 微空心阴极 Monte Carlo 负辉区 碰撞截面  相似文献   

2.
魏合林  刘祖黎 《物理学报》1995,44(2):225-232
采用MonteCarlo模拟方法研究了磁场对直流辉光放电阴极鞘层中电子输运过程的影响.磁场垂直于阴极鞘层中电场的方问.模型中,电子与中性粒子的碰撞过程有三种(弹性碰撞;激发碰撞和电离碰撞).电子的自由飞行步长由电子与中性粒子的碰撞频率来决定.计算了电子的密度分布,电子与中性粒子的非弹性碰撞速率,以及电子能量和电子通量分布等.结果表明,横向磁场能在一定程度上改变直流放电中电子的输运过程.磁场中电子与中性粒于的非弹性碰撞速率被增强,这一结果与实验结果符合较好.  相似文献   

3.
魏合林  刘祖黎 《物理学报》1995,44(2):225-232
采用Mont-Carlo模拟方法研究了磁场对直流辉放电阴极鞘层中电子输运过程的影响,磁场垂直于阴极鞘层中电场的方向,模型中,电子与中性粒的碰撞过程有三种。电子的自由飞行步长由电子与中性粒子的碰撞频率来决定,计算了电子的密度分布,电子与中性粒的非弹性碰撞速率,以及电子能量和电子通量分布等,结果表明,横向磁场能在一定程度上改变直流放电中电子的输运过程,磁场中电子与中性粒子的非性弹碰撞速率被增强,这一结  相似文献   

4.
微空心阴极放电的流体模型模拟   总被引:6,自引:0,他引:6       下载免费PDF全文
周俐娜  王新兵 《物理学报》2004,53(10):3440-3446
采用流体模型研究了微空心阴极放电(MHCD)的特点,对放电中电场的形成,电子和离子的密度分布,电子能量分布进行了数值模拟.该计算是针对高气压,圆筒形阴极结构下的He放电.结果表明放电中存在空心阴极效应,从电子能量分布可以看出,放电中存在高能电子,放电空间的电场分布主要表现为径向电场.此外,通过改变气压,阴极孔径等参数计算出它们对放电的影响.分析表明减小孔径有利于负辉区更充分的重合.提高气压将缩短阴极位降区. 关键词: 微空心阴极放电 流体模型  相似文献   

5.
等离子体融断开关磁场Hall渗透机制的模拟研究   总被引:2,自引:2,他引:0       下载免费PDF全文
 利用自行研制的2-1/2维全电磁柱坐标粒子模拟程序对等离子体融断开关磁场渗透机制进行了模拟研究。模拟结果表明在磁场Hall渗透机制特征长度远远小于等离子体离子的无碰撞趋肤深度的条件下,等离子体内部磁场渗透过程主要由电子流体运动的Hall项来控制。对于等离子体空间分布存在较大的密度梯度的物理问题,必须考虑二维空间特性对磁场渗透速度的影响。在磁场已渗透经过的等离子体区域中,等离子体呈现非电中性,离子受静电场的作用会加速运动到达阴极,最终形成真空鞘层。  相似文献   

6.
利用流体模型在氩气环境下模拟得到了微空心阴极维持辉光放电的电势、电子密度、离子密度和电场等放电参数的时空分布特性.模拟结果表明,微空心阴极维持辉光放电在不同的时刻表现出不同的放电模式.放电的初始阶段为汤生放电模式;第二阶段为汤生放电模式向空心阴极效应放电模式过渡阶段,微空心阴极维持辉光放电得到初步发展;第三阶段为空心阴极效应放电模式,微空心阴极维持辉光放电区逐渐形成;第四阶段为放电的稳态阶段.在稳态放电状态下,空心阴极腔内的电子和离子密度峰值达到10~(15)cm~(-3),位于空心阴极腔的中心位置,维持辉光放电区电子密度可以达到10~(13)cm~(-3).研究结果同时表明,微空心阴极放电促进了微空心阴极维持辉光放电的形成;同时微空心阴极维持辉光放电也促进了微空心阴极放电的发展.另外,实验研究表明,第二阳极对微空心阴极腔内外的电势、电场和带电粒子密度的分布均有重要影响,并且对维持辉光放电区域的影响更加明显.第二阳极是形成维持辉光放电的必要条件.  相似文献   

7.
建立了空心阴极放电的二维自洽理论模型,理论研究了气压为50—120Pa,电压为150—300V的范围内Ar空心阴极放电特性、粒子密度和电离速率空间分布,特别考察了影响阴极溅射分布有关因素:阴极面上的电场、离子流和离子密度的沿阴极截面的空间分布.研究结果不仅证实了在所讨论的范围内,空心阴极效应明显存在而且发现归一化电离速率的空间分布形状强烈依赖于气压.通过研究电场、离子流和离子密度的空间分布解释了空心阴极溅射型离子激光器中不均匀阴极溅射的现象来源于阴极面附近的电场、离子流和离子密度的不均匀分布 关键词: 空心阴极放电 自洽模型 气体激光 阴极溅射  相似文献   

8.
石磊  钱沐杨  肖坤祥  黎明 《物理学报》2013,62(17):175205-175205
为更好地理解低气压、弱电离条件下潘宁离子源放电过程中离子和电子的动力学行为, 通过建立二维轴对称模型, 采用粒子模拟与蒙特卡罗相结合(PIC/MCC)的方法, 考虑了电子与氢气之间的弹性碰撞、激发、电离以及氢原子、离子之间的弹性碰撞和电荷交换等过程, 对微型氢气潘宁离子源放电和引出过程进行了数值研究. 考察了磁场位形、壁面二次电子发射系数、引出电压和充气压力对放电过程的影响, 得到了实验中难以诊断得到的放电腔内电子与离子数密度分布, 阳极电流、引出极离子电流、单原子氢离子比例和双原子氢离子比例等宏观参数与实验结果相一致. 通过仿真使得对氢气潘宁放电机制的研究从定性过渡到定量, 这对于潘宁离子源的设计和改进具有重要意义. 关键词: 潘宁放电 氢气 粒子模拟 蒙特卡罗  相似文献   

9.
为了揭示微空心阴极放电的放电机理,利用流体模型研究了矩形微空心阴极放电的时间和空间分布特性。在氩气环境下计算得到了压强为1.3×10~4Pa时电流、电势、电场、电子和离子密度等随时间的发展变化。结果表明,整个放电过程分为四个阶段,即预放电阶段、电场由轴向向径向转换阶段、电流缓慢增长向空心阴极效应过渡阶段和稳态放电阶段。稳态放电时出现明显的空心阴极效应,阴极位降区存在很高的径向电场和较高的电子平均能量,而负辉区径向电场很弱,电子平均能量较低,电子和离子密度峰值出现在负辉区,二者数值基本相等,而在阴极位降区离子密度远高于电子密度。  相似文献   

10.
气体放电空心阴极鞘层氩离子的蒙特-卡罗模拟研究   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
建立了气体放电空心圆筒阴极鞘层离子的自洽蒙特-卡罗模拟模型,对鞘层区内离子的输运过程进行了研究。考虑了离子与中性原子的电荷交换碰撞和弹性散射,用到了精确依赖于离子能量的电荷交换和动量输运截面。模拟了氩离子在空心阴极鞘层中的运动,得到了不同放电条件下自洽电场分布,离子的能量分布,角分布以及电子密度分布和离子密度分布。计算结果表明:离子在由鞘层边界向阴极运动过程中,离子能量分布的高能部分逐渐增大,角分布向小角度部分压缩,鞘层中的强电场对离子起加速和聚焦作用;在鞘层内离子密度分布比较均匀,只是在鞘层边界附近变化 关键词:  相似文献   

11.
The betatron tune spread caused by magnetic field errors in accelerators is a very important parameter.In this paper a expression of middle plane asymmetrical magnetic field errors is obtained on the Maxwell equations,and a general formula formula of tune spread is derived starting from the transverse equations o motion.  相似文献   

12.
Account is taken of a similar change in the kinetic-energy components of a longitudinal electron motion along the magnetic field within each Landau energy level. The maximum electron energy is found as well as the kinetic energy of a transverse electron motion in the magnetic field. The electron concentrations are determined depending on the magnetic-field strength, whose intrinsic magnetic moments are directed along and opposite the field. The magnetic-field strengths for which a certain number of Landau quantum levels is realized in an electron degenerate system of a specified concentration are also found.__________Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 3, pp. 18–22, March, 2005.  相似文献   

13.
短波长自由电子激光器电子运动特性研究   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
王时建  徐勇根  吉驭嫔  徐竟跃  卢宏  刘晓旭  张世昌 《物理学报》2013,62(14):144103-144103
短波长自由电子激光器的电子束在摇摆器中的传输通道长而狭窄, 须得电子具有良好的运动特性, 避免在传输过程中产生横向发散. 本文研究短波长自由电子激光器中超相对论电子在磁场具有横向分布的平面摇摆器中的三维运动特性, 用逐次逼近法推导相对论运动方程的解析表达式, 非线性数值计算模拟传输过程, 采用科尔莫 戈罗夫熵 方法分析运动的稳定性. 结果表明: 摇摆器磁场除使电子做周期性摇摆运动外, 还迭加了偏离轴线的横向漂移运动, 在没有外置的磁场聚焦系统情况下, 电子将偏离轴线横向发散; 但是, 恰当选取电子的横向初始速度, 可有效地防止电子运动的横向发散, 即使没有外置的磁场聚焦系统, 也能在长达10 m 的摇摆器中顺利传输, 横向位移范围不超过0.09 mm, 而且其运动是稳定的. 关键词: 短波长自由电子激光器 平面摇摆器 超相对论电子运动 运动稳定性  相似文献   

14.
基于GIC4117串列加速器束流引出线束流测量需求,开展了电离型束流截面探测器设计工作,主要包括系统收集信号强度的计算,采用有限元软件进行电场系统、磁场系统优化设计,给出了电场系统与磁场系统设计参数。通过引入辅助磁场,测量系统能够实现束流轨道的自动校正,系统对束流的影响可以忽略。对影响测量精度的电离电子横向位置偏移进行了分析,并对电离电子进行轨迹跟踪。跟踪结果表明:电离电子在横向位置的运动偏移可以控制在0.3 mm以内,与理论分析一致。  相似文献   

15.
A Monte Carlo simulation technique has been used to model the electron transport beharlot, especially the electron diffusion motion, in the cathode fall region of a glow discharge under the influence of a non-uniform electric field and a transverse magnetic field perpen-dicular to the cathode sheath electric field. Three types of collisions (elastic, excitation and ionization) are taken into account in our model. The electron free flying time is determined by the electron-neutral atom collision frequency. We focus attention on the electron diffusion distance and velocity. The electron-neutral atom collision processes and the electron drift velocity are also studied. The results indicate that with the increase of the magnetic field the electron diffusion distance increases and the electron diffusion velocity decreases. The results Mso show that the collision processes are enhanced by the magnetic field, this is in agreement with the experimental result. However, the axial magnetic field does not affect the electron transport behavior.  相似文献   

16.
The possibility of obtaining beams of particles with high transverse energies in a strong magnetic field is discussed. The motion of particles in a weakly non-adiabatic field is described by a linear non-homogeneous equation. The non-adiabaticity of motion is caused, in the first approximation, by the curvature of the magnetic lines of force. The conditions for a small spread of magnetic moments of the beam particles are established by solving the equation of motion. The transverse energy of particles and its spread can be varied by varying the shape of the magnetic field and the initial radial velocities of the particles. As a result of the conditions for a small spread of magnetic moments, a beam traversing a steep magnetic field gains a smaller magnetic moment than a beam passing through a field with a lesser slope.The author is indebted to Dr M. Seidl, DrSc, for valuable discussions on the subject, and to Dr M. Ondráek, CSc for help in the computer calculations.  相似文献   

17.
The influence of collective effects associated with transverse plasma oscillations excited by a beam of negative ions on the neutralization of the space charge due to fast ions is studied. Conditions for the dynamic deneutralization of an unstable ion beam are refined. Analytic expressions for the plasma ion density distribution and for the stationary electric field in a partially neutralized beam are obtained. The equation of motion of a beam in the self-electric field and in an external magnetic field is used to determine the effect of secondary charged particles on the transport of negative ions through the injector of a cyclotron.  相似文献   

18.
吕冲  弯峰  贾默然  李子良  桑海波  谢柏松 《中国物理 B》2016,25(10):105201-105201
The electronic transverse transport of Lorentz plasma with collision and magnetic field effects is studied by solving the Boltzmann equation for different electron density distributions. For the Maxwellian distribution, it is shown that transport coefficients decrease as ? increases, ? is the ratio of an electron's magneto-cyclotron frequency to plasma collision frequency. It means that the electrons are possible to be highly collimated by a strong magnetic field. For the quasimonoenergetic distribution with different widths, it is found that the transport coefficients decrease greatly as εˉ decreases.In particular when the width approaches to zero the transverse transport coefficients are hardly affected by the magnetic field and the minimal one is obtained. Results imply that the strong magnetic field and quasi-monoenergetic distribution are both beneficial to reduce the electronic transverse transport. This study is also helpful to understand the relevant problems of plasma transport in the background of the inertial confinement fusion.  相似文献   

19.
It is shown that the quadratic component of the kinetic energy of continuous longitudinal motion of relativistic electrons in the external magnetic field is varied continuously between 0 and 2(2m e c 2B H) within each Landau energy level, undergoing an abrupt change at the boundaries of the levels. This results in the fact that in the quantum limit of a superstrong magnetic field where all electrons are at the zero Landau level, the maximum quadratic component of the kinetic energy of free longitudinal electron motion along the direction of the magnetic field is twice as high as the maximum quadratic component of the kinetic energy of its bound transverse motion.  相似文献   

20.
A Hamiltonian formalism is applied to derive an exact solution to the equation of motion of a charged particle in the electromagnetic field of a traveling current wave. The particle motion is studied in a monochromatic magnetic field and in the traveling jump-like front of the magnetic field, and the wave mechanism for betatron acceleration is analyzed. It is shown that, in each of these situations, a charged particle can be accelerated simultaneously in both the longitudinal and transverse directions.  相似文献   

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