相对论飞秒激光辐照表面调制靶产生高定向性正电子束

激光驱动的正电子源具有高产额、短脉宽、高能量的优点。采用粒子模拟和蒙特卡罗模拟相结合的方法,对相对论飞秒激光与表面具有微米丝阵结构的调制靶相互作用产生正电子束的过程进行了全三维的模拟研究。结果表明,在激光能量约3.2 J、脉宽约为40 fs的情况下,可得到产额为1011量级、最大能量达120 MeV的超热电子束,其轰击高Z转换靶可达到产额为109量级、截止能量约50 MeV的正电子,且正电子的发散角仅为4.92°。相比于平板靶,表面调制靶的使用可以提高正电子的产额、能量和定向性。     

一维等离子体光子晶体的带隙研究

采用时域有限差分方法(FDTD),结合等离子体计算中的分段线性电流密度卷积技术(PLJERC)对一维等离子体光子晶体(1D-PPC)进行了数值模拟,给出了微分高斯脉冲在一维等离子体光子晶体中的传播过程。计算得到的带隙结构与K-P模型方法的结果一致。计算并分析了等离子体频率、介质介电常数、等离子体-介质层的厚度比以及周期厚度对一维等离子体光子晶体带隙结构的影响。     

大气环境下氦气等离子体中化学过程数值模拟

建立一个大气化学程序用以模拟大气压下（地面附近）或低压（高空）情况下混合气体（氦气中混入少量空气）中产生等离子体后的化学过程。给出了电子寿命和主要带电粒子的随时间演化图。电子寿命在大气压下要长于大气等离子体，但在低压情况下这个结论不成立。电子数密度在一很长一段时间内不服从指数衰减规律。     

ION FLUX BEHAVIOR IN HIGH DENSITY PLASMAS

The available electron cyclotron resonance plasma sources have been simulated in two-dimensional configuration space (Z, R) and three-dimensional velocity space (V_z, V_r, V_θ). Using a hybrid model, we treat ions as particles and electrons as fluid. The simulation is specified for plasma parameters of the available apparatus and is focused on the ion flux distributions. For a set of given operating conditions, the spatial distributions of electron temperature, plasma potential, plasma density, ionization rate and the contours map of distributions of particles in different volume cells in velocity space are obtained; statistics on ions that hit the bottom surface are also reported. The distributions of ion flux vectors on different cross-section planes in the plasma are given, and the phenomena of large radial diffusione of ions across magnetic force lines are also demonstrated. Finally, the influences of microwave power and neutral gas pressure on the distributions of ion flux vectors on ZR-plane, ion flux radial distributions and ion currents to all walls have been studied.     

高空核爆炸X射线电离的时空分布数值模拟

利用数值模拟程序模拟了高空核爆炸辐射的X射线对不同高度大气的电离及演化过程,给出了电子的时空分布曲线．结果表明：在80km爆高1kt小当量高空核爆炸情况下,电子数密度随高度只出现一个极大值,而在80kin以上爆高情况下,电子数密度出现两个极大值,一个位于爆点附近,另一个位于90km高度附近,在这个高度电离的影响范围最大;高空核爆炸辐射的X射线在70km高度附近截止,对70km以下高度没有电离影响;随着辐射角度的增加,电子数密度出现第二个极大值的高度有所上升,X射线截止高度也有所上升．     

激光脉冲的横向波形对弓形波电子俘获的影响

用粒子模拟研究了在激光尾波场电子弓形波注入过程中激光脉冲的横向波形对尾波场俘获电子数目的影响, 发现与高斯激光相比, 超高斯形激光更有利于拉动空泡闭合前侧边的电子团向空泡尾部汇聚形成高能量局域化的弓形波, 从而导致更多的电子注入到空泡的加速相, 使得被俘获的电子数目提高近5倍, 且电子束品质得到改善.该研究对于进一步理解尾波场加速中电子注入等有参考价值. 关键词： 尾波场 电子俘获 横向波形 粒子模拟     

大气等离子体中负氧离子产生和演化过程数值模拟

文章利用数值模拟程序对不同条件下大气等离子体中负氧离子的形成及演化过程进行数值模拟.结果发现:负氧离子数密度衰减过程中出现拐点,进入一个较为平稳的状态;平稳期负氧离子数密度与初始电子数密度近似成线性关系;水分含量对负氧离子的演化过程具有重要影响,水分含量越高,负氧离子或其团簇数密度平稳期后的衰减越缓慢. 关键词： 等离子体 数值模拟 负氧离子     

激光脉冲形状对弓形波电子俘获的影响

使用二维粒子模拟程序研究了电子弓形波注入机制中激光脉冲形状对电子俘获效果的影响. 研究结果表明, 激光脉冲时间上升沿陡峭的正扭曲脉冲激发的尾波场强度高, 加速区域分布广, 并且有利于电子获得更高的初速度, 从而推动更多的电子进入尾波场加速相位. 在其他条件相同的情况下, 正扭曲脉冲的电子俘获数目远高于激光脉冲时间分别为高斯形和负扭曲分布的情形, 使得电子束的品质得到改善. 研究结果对于理解尾波场加速中电子注入过程以及获得大电荷量高能电子束具有积极意义. 关键词： 尾波场 电子俘获 时间波形 粒子模拟     

激光参数影响太赫兹辐射的数值模拟

 利用2维PIC程序模拟了聚焦激光脉冲垂直入射非均匀等离子体，在界面激发超强太赫兹辐射的物理过程，研究了激光强度、脉宽和焦斑半径对太赫兹辐射功率和频率的影响，并和模式转换理论作了对比。结果表明:激光强度是影响太赫兹辐射功率的主要因素；当脉宽在等离子体波长附近时,激起的静电波振幅最大，此时对应的太赫兹辐射最强；同时存在一个最优的焦斑半径,使得辐射功率最大。     

含氧等离子体中臭氧形成过程数值模拟

利用数值模拟程序对不同条件下氧等离子体和大气等离子体中臭氧的形成过程进行数值模拟. 结果发现：臭氧的形成与游离态氧原子密切相关；臭氧的最大数密度与初始电子数密度有关；臭氧最大数密度持续的时间与脉冲放电大气等离子体中放电间隔时间选取相关，最佳的放电间隔是游离态氧原子达到最大的时间. 关键词： 等离子体 数值模拟 臭氧产生