电子温度对螺旋波等离子体中电磁模式能量沉积特性的影响

采用考虑粒子热效应及粒子温度各向异性的温等离子体介电张量模型,借助绝缘边界条件下径向密度均匀分布等离子体柱中螺旋波与Trivelpiece-Gould (TG)波的本征模色散关系,理论分析了螺旋波等离子体中典型电子温度范围内中等密度、低磁场情形下m=–1, 0,+1角向模的能量沉积特性.研究结果表明:在w/2π=13.56 MHz, T_i=0.1T_e参量条件下,存在一个临界轴向静磁场值B_0,c,当B₀ 0,c时螺旋波变为消逝波;存在一个临界电子温度值T_e,c,当Te e,c时TG波变为消逝波;当波频率靠近电子回旋频率时, TG波的回旋阻尼开始显著陡升;当电子横纵向温度比T_e⊥/T_ez大于某一临界值时, TG波变为增长波;在螺旋波放电典型电子温度T_e∈(3 eV, 5 eV)范围内, TG波朗道阻尼和碰撞阻尼致使的能量沉积在不同范围内占据主导地位.     

HL-2A装置等离子体电子回旋加热的理论研究

电子回旋加热是HL-2A装置主要二级加热手段之一。在通常运行条件下，HL-2A装置欧姆加热功率估计为300-450kW范围（按总环向电流300kA，环压1-1．5V估算）。而电子回旋加热的总功率已达1MW，有望增加到2MW。     

磁镜等离子体中电子回旋波加热实验的理论研究

本文利用平行平板模型,给出了在不同位置、以不同角度入射到平衡的磁镜等离子体中电子回旋波的传播轨迹;利用线性理论计算了O,X波能量分别被本底电子、热电子吸收的波能量沉积率。根据计算结果,文中对加热本底等离子体的特征进行了描述,对非封闭热电子环的形成作了初步解释。     

电子回旋波使磁镜中捕获电子与逃逸电子相互转化

在Littlejohn的带电粒子引导中心拉格朗日体系下,讨论了电子回旋波对磁镜等离子体中捕获电子与逃逸电子的影响,给出了捕获电子变成逃逸电子以及逃逸电子被电子回旋波捕获的条件,并计算了它们的相互转化的概率。 关键词：     

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：     

HL-1M等离子体中ECW传播和吸收的数值分析

计算了频率在电子回旋频率附近O波和X波在HL－1M等离子体中的传播轨迹和吸收系数。研究了等离子体温度、密度和共振层位置等参数及波的入射对波迹和功率沉积分布的影响。结果表明,O波和X波能有效地被等离子体吸收,其吸收具有定域性,波的单次吸收系数较高,功率的沉积强烈地依赖等离子体参数。     

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采用洛伦兹变换推导出左旋椭圆偏振强激光在磁化等离子体中的非线性色散关系,根据Karpman方法推导出激光场包络的非线性控制方程,分析了在磁化等离子体中左旋椭圆偏振激光的调制不稳定性,得到了调制不稳定的时间增长率。分析结果表明,磁化等离子体中自调制不稳定的极大增长率较非磁化情况明显减小,且在激光等离子体临界面附近处调制不稳定性的时间增长率显著增大。     

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     

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根据狭义相对性原理,应用Lorentz变换法则,从相对运动媒质静止参考系中的有关结论,获取了实验室参考系中所需结果。通过证明平面波相位是Lorentz不变量,指出实验室参考系中平面波解的存在性。由Lorentz变换导出了实验室参考系中平面波色散关系表示式,据此给出运动媒质的波动方程。由Lorentz变换导出运动媒质中平面波Maxwell方程。基于这些结果,应用Lorentz变换获得了平面波从自由空间垂直入射到各向同性运动等离子体半空间时反射波与透射波的有关特性。     

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采用高斯光束的研究方法,结合Fokker-Planck方程,在堆级等离子体条件下模拟了发射波功率密度的改变对电子回旋波功率沉积以及电流驱动的影响。结果表明,高功率密度的波束会拓宽功率沉积剖面,使功率沉积的位置略有外移,电流驱动效率略有降低。     

发射波功率密度对电子回旋波电流驱动的影响

采用高斯光束的研究方法,结合Fokker-Planck方程,在堆级等离子体条件下模拟了发射波功率密度的改变对电子回旋波功率沉积以及电流驱动的影响。结果表明,高功率密度的波束会拓宽功率沉积剖面,使功率沉积的位置略有外移,电流驱动效率略有降低。     

电子回旋共振微波等离子体技术及应用

电子回旋共振微波等离子体技术(ECR-MP)在表面处理、等离子体刻蚀和薄膜制备,尤其是高品质的激光惯性约束聚变薄膜靶的制备中有着重要的应用。综述了ECR-MP的基本原理、反应装置、实验研究、理论研究和应用情况的发展现状,同时分析了其今后可能的发展趋势。     

托卡马克等离子体中的电子回旋波电流驱动

通过将波迹方程与相对论情况下的完全Fokker-Planck方程联合进行求解,研究了寻常波基频电子回旋波从托卡马克等离子体中平面弱场侧发射时的电流驱动。数值结果表明:随着等离子体电子密度、温度的提高, 功率沉积和电流分布的位置将向等离子体的边缘方向偏移,并且产生的总的驱动电流随之减小;入射波极向发射角和环向发射角度的改变对功率沉积、电流分布及其大小产生明显的影响。     

电子回旋波与快波协同效应的数值研究

在考虑了电子的反弹平均效应及高能电子的相对论效应下,通过数值求解电子的Fokker-Planck方程,研究了托卡马克等离子体中快波与电子回旋波电流驱动问题。采用九点差分法对方程进行离散,应用近似LU因子分解法对方程进行了数值求解。计算结果表明快波与电子回旋波联合电流驱动具有很强的协同效应,在两波联合电流驱动下,驱动电流大于单波电流驱动之和。     

Ordinary and extraordinary cyclotron waves in metals

Dispersion equations for the ordinary and extraordinary cyclotron waves propagating perpendicular to the magnetic field in metals in the critical region where the wavelength is comparable to the electron Larmor radius are derived as an infinite but rapidly converging power series expansion in δ( = Ω/Ω-M). Numerical studies for the cyclotron wave propagation near the first seven resonances are carried out. The non-local behaviour of those waves in the critical region 01 ⩽ kR ⩽ 3-0 is studied. For the ordinary waves the first few resonances show significant dispersion than those near higher resonances which are dispersion-free. Only one extraordinary wave propagates near the fundamental cyclotron frequency. For the higher resonances, two modes propagate near each of the resonant frequencies, of which one mode remains constant for all values ofkR whereas the second mode shows significant dispersion. But beyond the fifth resonance both the modes are dispersion free.     

微波电子回旋共振等离子体阴极电子束的实验研究

介绍了实验室研制的微波电子回旋共振(ECR)等离子体阴极电子束系统及初步研究结果，该系统包括微波ECR 等离子体源、电子束引出极、聚焦线圈等。通过测量水冷靶电流和靶上的束斑尺寸，实验研究了微波ECR 等离子体阴极电子束的流强、聚束性能等随电子束系统工作条件的变化。结果表明：微波输入功率越高、引出电压越高，引出电子束流强越大；工作气压对电子束流强的影响较复杂，随气压增加呈现出先降低后升高的特点；在7×10⁻⁴Pa 的极低气压下电子束流强可达75mA，引出电压9kV；能量利用率可达0.6；调整聚焦线圈的驱动电流，电子束的束斑直径从20mm 减小到13mm，电子束流强未有明显变化。     

Unstable plasma characteristics in mirror field electron cyclotron resonance microwave ion source

Electron cyclotron plasma reactor are prone to instabilities in specific input power [3–7] region (150–450 watts). In this region power absorption by gas molecules in the cavity is very poor and enhanced input power gets reflected substantially without increasing ion density. There are abrupt changes in plasma characteristics when input power was decreased from maximum to minimum, it was observed that reflected power changed from <2% to ∼50%. Minimum two jumps in reflected power were noticed in this specific power region and these appear to be highly sensitive to three stub tuner position in the waveguide for this particular input power zone. Unstable plasma region of this source is found to be dependent upon the magnetic field strength. Some changes in reflected power are also noticed with pressure, flow and bias and they are random in nature.     

J-TEXT相关电子回旋辐射测量系统的研制

为了更好地研究反常输运,J-TEXT发展了一套相关电子回旋辐射(CECE)系统来测量电子温度涨落。该系统采用频率去相关的结构,通过八道窄带滤波器进行频率选择,其中两道采用带宽为100MHz的定频滤波器,其余六道采用带宽为100~240MHz的钇铁石榴石(YIG)滤波器,YIG滤波器的中心频率为数字可调,增加了系统的灵活性。通过光路的优化,系统的极向分辨率最高可达2.5cm^-1。实验结果表明系统性能良好,通过互相关技术可以消除热噪声的影响得到电子温度涨落,并且观测到靠近等离子体芯部的电子温度涨落要小于靠近边缘的电子温度涨落。     

EAST 电子回旋共振加热效果的数值模拟和分析

为了给EAST 电子回旋共振加热物理实验提供理论依据和模拟预测,从电子热输运方程出发,运用 CRONOS 输运程序对不同等离子体和波参数下,电子回旋加热效果进行了数值模拟计算。给出不同电子回旋波功率、入射角、电子密度和纵场等参数对电子回旋加热效果的影响,预测在不同参数下,电子温度、等离子体总内能和能量约束时间的变化,分析了其原因,并与实验结果进行了初步的比较。