激光等离子体中Thomson散射光谱的拟合

依据无碰撞、无磁场、麦克斯韦速度分布等离子体模型下的Thomson散射理论编写了一维Thomson散射光谱拟合程序，并考虑了等离子体中的热流引起的电子相对漂移.研究了诊断系统的谱分辨率、收集立体角、Thomson散射参数α、等离子体参数梯度和电子的相对漂移速度对Thomson光谱拟合的影响.等离子体不均匀性和有限收集立体角对参数诊断影响很小，因此可以用无梯度无收集立体角的拟合程序简化处理；实验中为了提高信号的信噪比可以适当增加收集立体角；α较小时对拟合影响很大，实验中可以通过选取散射角提高α值和精确监测等离子体密度来减小它的影响. 关键词： Thomson散射 激光等离子体 电子相对漂移     

激光等离子体的电子温度对Thomson散射离子声波双峰的影响

通过对不同激光条件产生的等离子体进行Thomson散射实验诊断，发现在距靶面为150 μm的临界密度面内，离子声波双峰强度出现明显的不对称性，而且强峰的位置发生了转移：当等离子体的电子温度较高时，强峰出现在短波方向；当等离子体电子温度较低时，强峰出现在长波方向.光的拉曼散射效应对应地解释了离子声波的双峰结构、双峰强度不对称性及强峰出现的位置.建立了光的拉曼散射与电子的Thomson散射的对应关系.     

我国低温等离子体研究进展(Ⅰ)

低温等离子体物理与技术的研究在国内受到了越来越多的重视．在等离子体中发现的一些有趣的物理现象，如磁场重联、尘埃等离子体等，使人们对等离子体物理的研究掀起了新的热潮．在应用方面，几乎所有理工类实验室都有涉及低温等离子体技术的实验装置，这使得在我国低温等离子体应用方面的研究非常普及，包括微电子工业中的等离子体工艺，各种坚硬、耐腐蚀、耐摩擦材料的制备，纳米材料的制备，聚合物以及生物材料的表面改性，等等．随着低温等离子体技术的发展，低温等离子体的诊断技术也随之发展起来．文章简要地介绍了近几年来低温等离子体研究在我国的发展，介绍了一些有关低温等离子体的热点研究课题．     

等离子体中电子弹性散射截面及电导率计算

本文研究了近理想等离子体中的电子弹性散射过程．利用Debye-Htickel模型考虑等离子体环境对电子与离子间相互作用的屏蔽效应．结合分波法计算了不同Debye长度情况下，电子与不同核电荷数离子散射的分波相移和微分散射截面．研究了散射波函数、分波相移和微分截面随等离子体屏蔽参数的变化规律．最后，基于Spitzer公式，初步讨论了分波法计算的等离子体的电导率与卢瑟福公式计算的电导率之间的区别．     

核物理与等离子体物理学科研究进展

1 理论物理 1．1 等离子体物理 深入开展了激光等离子体相互作用理论研究。为了模拟和研究激光与大尺度黑腔等离子体相互作用问题，分析了激光入射场、散射波场和离子声波的传播的耦合关系，考虑动力学效应，提出了描述自聚焦、受激散射非线性演化的耦合模型，完成流体程序的物理方案；研究了SRS时空演化机制，发现一些新物理现象；对超强激光与超高密度等离子体作用问题进行模拟，研究了高能电子、单能离子产生的新特征。     

汤姆孙散射：等离子体参数诊断的强大工具

汤姆孙散射是低能光子与自由电子之间的弹性散射.因为汤姆孙散射光谱携带着等离子体涨落的信息,通过测量汤姆孙散射光谱可以高精度地测量等离子体的多种参数,如电子温度、电子密度、等离子体流速等等.经过多年的发展,汤姆孙散射已经成为等离子体物理研究中最重要的一种诊断工具.     

低温等离子体技术在生物医学上的应用

低温等离子体技术与生物医学似乎是两种风马牛不相及的事物，可是两者的结合却可以对现代科技发展产生重要的影响．许多人都认为21世纪是生物技术的世纪，可见人们对生物技术发展抱着怎样的期待．低温等离子体技术正在成为生物材料和生物医学器件的生产和研究的广阔的平台．文章简要介绍了一些用于材料表面改性的技术以及低温等离子体技术在生物医学方面的应用，并进而讨论了将低温等离子体技术与生物技术相结合的途径以及还需要解决的问题．文章还详细讨论了一种用于表面功能化的脉冲等离子体技术方法作为二者最佳结合的一个典范．文章最后指出，生物医学与等离子体技术的完美结合可能对21世纪的科技发展产生革命性的影响；而为了实现这个目标。需要多学科专家的通力合作．     

Compton散射下离子初始速度对等离子体鞘层厚度的影响

应用相对论理论、Compton散射等离子体离子源和龙格-库塔方法,研究了Compton散射对等离子体鞘层厚度的影响,提出了Compton散射等离子体离子源概念,并将入射光和Compton散射光作为形成等离子体离子初始速度的新机制,给出了Compton散射下鞘层空间内电位梯度随等离子体离子初始速度变化的修正方程,并进行了数值模拟.结果表明,与Compton散射前相比,Compton散射使等离子体鞘层厚度随加速电压增大而明显的非线性增大,这主要是由于Compton散射使离子与电子碰撞频率增大,电子温度升高,使离子初始速度和能量增大的缘故.     

尘埃等离子体

尘埃等离子体物理是近十年里等离子体学科中一个活跃的分支领域之一，带电尘埃广泛存在于空间等离子体、实验室聚变装置、低温等离子体工业应用等众多小同的环境中，并且呈现出相同或相似的性质．这是一种部分或完全电离的等离子体，其基本成分除了电子和离子外，还有（通常）带负电的、且电荷不是常数的微粒．带电颗粒有着与电予和离子完全不同的动力学行为，其与等离子体的相互作用呈现出许多新的物理现象．文章介绍了尘埃等离子体物理的简要发展历史、基本性质和主要研究方向以及最近一些热点问题．     

Compton散射下离子初始速度对等离子体鞘层厚度的影响

应用相对论理论、Compton散射等离子体离子源和龙格-库塔方法,研究了Compton散射对等离子体鞘层厚度的影响,提出了Compton散射等离子体离子源概念,并将入射光和Compton散射光作为形成等离子体离子初始速度的新机制,给出了Compton散射下鞘层空间内电位梯度随等离子体离子初始速度变化的修正方程,并进行了数值模拟。结果表明,与Compton散射前相比,Compton散射使等离子体鞘层厚度随加速电压增大而明显的非线性增大,这主要是由于Compton散射使离子与电子碰撞频率增大,电子温度升高,使离子初始速度和能量增大的缘故。     

Profile structures of TJ-II stellarator plasmas

Fine structures are found in the TJ-II stellarator electron temperature and density profiles, when they are measured using a high spatial resolution Thomson scattering system. These structures consist of peaks and valleys superimposed to a smooth average. Some irregularities remain in an ensemble average of discharges with similar macroscopic parameters such as line density, central temperature, and plasma current. They are found in all the magnetic configurations explored in plasmas heated by electron cyclotron waves. Their characteristics are shown and their possible origin is discussed.     

Vanishing magnetic shear and electron transport barriers in the RFX-mod reversed field pinch

We define the safety factor q for the helical plasmas of the experiment RFX-mod by accounting for the actual three-dimensional nature of the magnetic flux surfaces. Such a profile is not monotonic but goes through a maximum located in the vicinity of the electron transport barriers measured by a high resolution Thomson scattering diagnostic. Helical states with a single axis obtained in viscoresistive magnetohydrodynamic numerical simulations exhibit similar nonmonotonic q profiles provided that the final states are preceded by a magnetic island phase, like in the experiment.     

Thomson-scattering diagnostics of Kr/Ne and Kr/He plasmas using a picosecond laser

Thomson scattering from plasmas in high-pressure discharges for rare-gas-halide excimer-laser pumping was observed using a frequency-doubled 300 ps Nd: YAG laser. A temporal resolution of 1 ns was realized for the Thomson-scattering measurement, and detailed temporal changes of the electron density and temperature were measured in Kr/Ne and Kr/He plasmas. Calculations using a computer simulation showed good agreement with the experimental results, implying that the plasma dynamics is properly treated in the simulation.     

软X射线激光汤姆逊散射实验尝试

汤姆逊散射是诊断高温稠密等离子体状态参数的重要方法之一, 受到广泛的关注. 但是目前用于进行汤姆逊散射的探针光波长多局限于可见光或紫外光, 能够诊断的区域电子密度远低于驱动激光的临界密度. 相比较而言, 以软X射线激光作为探针, 有希望诊断更高密度区域的等离子体. 利用“神光Ⅱ”高功率激光装置产生的类氖锗软X射线激光作为探针, 开展了软X射线激光汤姆逊散射实验的尝试. 根据散射的条件, 分别进行了非相干散射和相干散射的实验, 但均未能获得明显的散射谱. 理论分析表明, 主要原因可能是实验中作为探针的类氖锗软 X射线激光的聚焦功率密度不够, 通过优化实验条件, 有希望在今后的研究中获得相干汤姆逊散射的结果. 关键词： 等离子体诊断 软X 射线激光 汤姆逊散射     

Measurements of intrinsic ion Bernstein waves in a tokamak by collective Thomson scattering

In this Letter we report measurements of collective Thomson scattering (CTS) spectra with clear signatures of ion Bernstein waves and ion cyclotron motion in tokamak plasmas. The measured spectra are in accordance with theoretical predictions and show clear sensitivity to variation in the density ratio of the main ion species in the plasma. Measurements with this novel diagnostic demonstrate that CTS can be used as a fuel ion ratio diagnostic in burning fusion plasma devices.     

Electron Temperatures and Electron Densities in Microwave Helium Discharges with Pressures Higher than 0.1 MPa

We adopted laser Thomson scattering for measuring the electron density and the electron temperature of microwave plasmas produced in helium at the pressures higher than the atmospheric pressure. The electron density decreased while we observed the increase in the electron temperature with the pressure. These are reasonable results by considering the decrease in the reduced electric field, the dominant loss of electrons via three‐body recombination with helium as the third body, and the production of electrons with medium energy via heavy particle collisions at the high gas pressure. The temporal variation of the electron temperature had the rise and the fall time constants of approximately 10 ns. The rapid heating and cooling of the electron temperature are due to the fast energy transfer from electrons to helium because of the high collision frequency in the high‐pressure discharge. (© 2015 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

THOMSON SCATTERING MEASUREMENT OF LASER-HEATED PLASMAS

Experiment on characterizing the laser-heated plasmas using Thomson scattering measurement has been carried out. An incoherent Thomson scattering system with a 90° scattering angle has been established. The influence of the gas density and the pumping laser energy on the temperature of the laser-heated plasma has been examined. The results show that the temperature of the laser-heated plasma increases with the increase of pumping laser energy and the plasma density, which agrees well with the explanation of inverse Bremsstrahlung absorption.     

Optical Thomson scattering measurements of plasma parameters in the ablation stage of wire array Z pinches

A Thomson scattering diagnostic has been used to measure the parameters of cylindrical wire array Z pinch plasmas during the ablation phase. The scattering operates in the collective regime (α>1) allowing spatially localized measurements of the ion or electron plasma temperatures and of the plasma bulk velocity. The ablation flow is found to accelerate towards the axis reaching peak velocities of 1.2-1.3×10(7) cm/s in aluminium and ～1×10(7) cm/s in tungsten arrays. Precursor ion temperature measurements made shortly after formation are found to correspond to the kinetic energy of the converging ablation flow.