极端相对论性正负电子对等离子体中横振荡的色散关系

 由伏拉索夫方程和费米分布函数的相对论性修正形式推导出相对论性正负电子对等离子体中横波的色散方程,对等离子体中的横波进行解析研究,得到长波支和短波支的色散关系。从解析的色散曲线发现了与Mikhailovskii在极端相对论性情况下对于电子-离子等离子体中色散关系研究相类似的结果:在极端相对论性等离子体中横波的解析色散曲线具有不连续性。基于解析色散曲线的不连续性,进而采用数值计算的方法求解了完整的等离子体色散方程,得到其数值解,数值色散曲线可将解析上的长波和短波衔接起来,使其成为一条完整的色散曲线。     

费米分布相对论等离子体的色散关系

将Mikhailovskii 色散关系的理论用于费米分布的等离子体中,分别对纵振荡和横振荡进行数值模拟。结果表明,该方法得到的色散关系在极端相对论条件下不仅与Mikhailovskii 的理论相吻合,还得到了Mikhailovskii 没有涉及的范围内的色散关系。模拟得到了费米分布等离子体不同温度下纵振荡和横振荡的色散关系。     

等离子体中相对论性电子回旋波色散关系

推导了一般条件下的相对论性电子回旋波色散关系。其中采用了相对论性修正的分布函数。对奇点作了较好的处理。所得到的公式可直接用于计算一般条件下的相对论性电子回旋波的传播和吸收问题。为高温等离子体波的研究提供了一个很方便的理论公式。 关键词：     

相对论q分布正负电子对等离子体横振荡

研究了无磁化、无碰撞、各向同性相对论q分布正负电子对等离子体横振荡色散关系,通过理论推导得到与非广延参数q有关的色散方程。从该色散方程出发,得到极端相对论情况下长波支和短波支下等离子体横振荡色散关系解析解,为了得到完整的色散曲线,对色散方程进行数值计算,在极端相对论情况下数值结果与解析结果在长波支和短波支下完全吻合。研究发现相对论q分布下色散关系与非广延参数q和温度有关,当q1时,则渐进结果与经典统计下的一致。     

相对论q分布正负电子对等离子体横振荡

研究了无磁化、无碰撞、各向同性相对论q分布正负电子对等离子体横振荡色散关系,通过理论推导得到与非广延参数q有关的色散方程。从该色散方程出发,得到极端相对论情况下长波支和短波支下等离子体横振荡色散关系解析解,为了得到完整的色散曲线,对色散方程进行数值计算,在极端相对论情况下数值结果与解析结果在长波支和短波支下完全吻合。研究发现相对论q分布下色散关系与非广延参数q和温度有关,当q1时,则渐进结果与经典统计下的一致。     

量子等离子体中波的色散关系以及朗道阻尼

利用动理学理论研究量子等离子体中波的色散关系和电子朗道阻尼.从电子的量子流体动力学方程和动理学描述下的光子运动方程出发,研究量子效应对光子朗道阻尼的修正.研究发现量子效应只对纵波模式,即电子等离子体波的色散关系有修正,对横向电磁波的色散关系没有影响.量子效应减小了朗道阻尼,起着朗道增长的作用. 关键词： 量子等离子体 朗道阻尼 电子等离子体波 色散关系     

轴向相对论非中性冷等离子体流的色散关系及其稳定性

本文得到了具有轴向相对论速度约束非中性冷等离子体的静电波的色散关系。讨论了两不同旋转角速度电子流的不稳定性。研究表明，为了保持约束平衡，旋转电子流的轴向速度不能超过临界值。当轴向速度等于临界值时，两个电子流旋转速度相等，电子静电波是稳定的。当轴向速度小于临界值，且ｌ≥３时，不同旋转速度电子流静电波出现不稳定性。本文还计算了不稳定性临界参量。     

相对论行波管色散特性分析

数值计算了一种填充等离子体的波纹波导结构的行波管,在强引导磁场下,被一环形相对论电子注驱动的小信号增益。详细地分析了等离子体的浓度、电子注的电压、电流及其在慢波结构中的传输位置对行波管的增益、带宽和中心频率的影响。     

有限引导磁场下相对论环形电子注色散特性的研究

采用等效媒质处理方法来研究有限引导磁场下沿纵向运动的相对论环形电子注.首先建立运动坐标系以电子注纵向速度匀速运动,在运动坐标系中电子注可以被考虑成静止的磁化等离子体,再通过四维空间的洛伦兹变换得到电子注在静止的实验室坐标系下可以被等效为双各向异性媒质,其不仅具有张量形式的电导率和磁导率,还具有手征特性.在此基础上同时考虑了由于电子注表面波动所引起的表面电流密度.采用该方法研究了有限引导磁场下圆柱波导中沿纵向运动的相对论环形电子注,推导出该模型的色散方程,并进行了数值计算.计算结果表明该研究方法能够得到更准 关键词： 相对论环形电子注 磁化等离子体 色散特性     

强流电子束碰撞电离背景气体研究

利用数值计算与粒子模拟两种方法,结合实际的实验数据,对高功率微波二极管中相对论电子束与背景气体相互作用碰撞产生的等离子体密度进行了研究.研究结果表明：碰撞产生的等离子体密度数值计算结果与粒子模拟结果基本一致,背景气压在0.01 Pa—0.05 Pa时,碰撞产生的等离子体密度在4—12×10⁹cm^-3,即便在考虑电子离子复合的情况下,数值计算结果与粒子模拟结果依然符合得很好.另外,粒子模拟结果表明：随着气压的增加,等离子体密度呈现先增大再减小然后又逐渐增大的过程, 关键词： 相对论电子束 等离子体 数值计算 粒子模拟     

Analytical evaluation of the plasma dispersion function for a Fermi—Dirac distribution

An efficient method for the analytic evaluation of the plasma dispersion function for the Fermi-Dirac distribution is proposed.The new method has been developed using the binomial expansion theorem and the Gamma functions.The general formulas obtained for the plasma dispersion function are utilized for the evaluation of the response function.The resulting series present better convergence rates.Several acceleration techniques are combined to further improve the efficiency.The obtained results for the plasma dispersion function are in good agreement with the known numerical data.     

Analysis of electron energy distribution function in a magnetically filtered complex plasma

The electron energy distribution function (EEDF) for a magnetically filtered dusty plasma is studied in a dusty double plasma device where the electron energy can be varied from 0.15 eV to ～ 2.8 eV and plasma density from 10 6 cm-3 to 10 9cm-3 . The characteristics of EEDF for these ranges of plasma parameters are investigated in a pristine plasma as well as in a dusty plasma. The results show that in the presence of dust, there is a drastic modification in EEDF patterns in a plasma with higher electron temperature and density than those in a low temperature and low density plasma produced by the magnetic filter.     

飞秒强激光作用下线性等离子体层中光场和电子密度的自洽分布

自洽求解了圆偏振的飞秒强激光作用下线性等离子体层中光场和电子密度的分布.研究发现在激光有质动力的作用下，电子密度分布严重偏离离子密度分布，甚至出现了一系列的“电子岛”和“电子空腔”.由于电荷分离，等离子体内形成了很强的静电场，一部分激光能量转化为等离子体内的静电能.线性等离子体层储存静电能的大小随着入射激光强度的增加而显著上升. 关键词： 飞秒激光 相对论等离子体 电子密度 有质动力     

Parallel propagating modes and anomalous spatial damping in the ultra-relativistic electron plasma with arbitrary degeneracy

The dispersion relations of parallel propagating modes(Langmuir mode, right and left handed circular polarized waves) in the weak magnetic field limit |ω-k·v| ? are considered for ultra-relativistic arbitrary degenerate electron plasma. The results are presented in terms of moments of Fermi-Dirac distribution. The increase in the electron equilibrium number density from negative large(weakly degenerate) to positive large(highly degenerate) values of μ/T_e is observed(where μ is the electron chemical potential and T_e is the electron thermal energy). As a result, shifting of the cutoff points in all the real dispersion branches towards the higher values and increasing in the band gap between unmagnetized longitudinal and transverse modes in k-space are examined. Also, the suppression of the weak magnetic field effects in weakly magnetized right handed and left handed circular polarized waves and a decrease in the longitudinal and transverse screening effects are observed in the graphical patterns due to an increase in the equilibrium number density.     

损失锥-束流分布电子驱动的回旋激射不稳定性

在Chen等理论模型的基础上，对损失锥-束流分布电子激发的回旋激射不稳定性的主要特征 进行了深入研究，这种电子分布在太阳色球附近的磁重联过程中可能形成，它兼有束流和损 失锥的特性.结果表明，它不仅可以像束流分布和损失锥分布那样在适当的等离子体频率和 回旋频率的比值范围内激发X模和O模的基频和谐频不稳定性，兼有两种分布的激发特性，而 且具有更强的增长率.这一方面丰富了此类等离子体不稳定性的基本内容，而且预期在天体 射电发射机理的研究中也将得到广泛的应用. 关键词： 回旋激射不稳定性 弱相对论性 损失锥-束流分布电子 增长率     

Wave growth rate in a cylindrical metal waveguide with ion-channel guiding of a relativistic electron beam

This paper addresses the formulae and numerical issues related to the possibility that fast wave may be grown when a relativistic electron beam through an ion channel in a cylindrical metal waveguide.To derive the dispersion equations of the beam-wave interaction,it solves relativistic Lorentz equation and Maxwell’s equations for appropriate boundary conditions.It has been found in this waveguide structure that the TM 0m modes are the rational operating modes of coupling between the electromagnetic modes and the betatron modes.The interaction of the dispersion curves of the electromagnetic TM 0m modes and the upper betatron modes is studied.The growth rates of the wave are obtained,and the effects of the beam radius,the beam energy,the plasma frequency,and the beam plasma frequency on the wave growth rate are numerically calculated and discussed.