亚密度冷等离子体的低功率激光吸收特性分析

当电子密度远低于入射小功率激光所对应的临界密度时,冷等离子体对激光的吸收特性与高密度热等离子体将有很大的差别。在亚密度冷等离子体中,电子与中性粒子间的碰撞将占主导地位,对应的频率远大于电子-离子碰撞频率,这使得碰撞吸收本质发生了变化。亚密度等离子体的电子密度和碰撞频率均较小,它在单位长度传输路径内对常用的工作在可见光、红外波段内的小功率激光的碰撞吸收可以忽略不计。但是对于非正常吸收机制的影响尚需深入研究。     

电荷收集法测量低温等离子体密度

利用电荷收集法,在正(135 V)、负(-117 V)偏置和低真空背景(0.5 Pa)三种不同收集条件下,测量了用于等离子体断路开关的电缆等离子体枪产生的低温等离子体的密度和漂移速率,测量值分别为8.3×1014,1.2×1015,4.8×1014 cm-3;2.5,2.0 cm·μs-1。测量结果表明：三种收集条件下测得的等离子体漂移速率相近;在相同测量点处,负偏置收集条件下测得的等离子体密度大于正偏置和低真空背景收集条件下的测量值,而低真空背景收集条件下的测量值最小。     

电荷收集法测量低温等离子体密度

利用电荷收集法,在正(135 V)、负(-117 V)偏置和低真空背景(0.5 Pa)三种不同收集条件下,测量了用于等离子体断路开关的电缆等离子体枪产生的低温等离子体的密度和漂移速率,测量值分别为8.3×1014,1.2×1015,4.8×1014 cm-3;2.5,2.0 cm·μs-1。测量结果表明:三种收集条件下测得的等离子体漂移速率相近;在相同测量点处,负偏置收集条件下测得的等离子体密度大于正偏置和低真空背景收集条件下的测量值,而低真空背景收集条件下的测量值最小。     

HL—1装置等离子体密度反馈实验

本文叙述HL-1装置用反馈脉冲补充送气方式控制等离子体密度的方法及实验结果。给出了在固有的物理实验条件下的最佳反馈方式,实现了对密度的有效控制及反馈。讨论了在不同密度条件下的几种反馈方式及反馈系统尚存在的不足之处。     

HL—1装置脉冲送气控制等离子体密度实验

本文描述HL-1装置用脉冲送气控制等离子体密度的实验。其结果表明等离子体建立后工作气体的快速注入(即边缘加料)能提高等离子体密度,改善等离子体性能。在较好地控制装置放电条件后(主要是等离子体电流,位移和杂质控制),多脉冲或长脉冲补充送气能在较宽范围内(0.8—7.0×10~(19)·m~(-3))有效地控制等离子体密度及波形,装置稳定运行区域大为扩展。最后讨论了器壁再循环对密度控制的影响和送气的加料效率。     

HL—1装置等离子体密度控制的研究

本文分析了目前HL-1装置等离子体密度的控制方法。实验结果和分析表明,用控制粒子源、提供负源和改变通最的三种途径相结合来控制粒子数的变化,是一种有效的密度控制方法。     

预充等离子体密度对杆箍缩二极管特性的影响

在杆箍缩二极管工作前预先填充一定密度的等离子体,可以改善二极管特性,从而提高二极管出射X射线的剂量率。建立了预充等离子体的杆箍缩二极管的粒子模拟模型,通过收集轰击到阳极上的电子,诊断其轴向分布,可以给出不同时刻的束流箍缩特性。利用剑光一号加速器低阻抗状态(1 MV/9 /40 ns)开展了预充等离子体的杆箍缩二极管实验研究。预充适当密度的等离子体后,二极管阻抗降低到10 ,X射线辐射剂量从0.76 mGy提高到3.19 mGy,侧向焦斑从9 mm降到4 mm。模拟结果和实验基本符合。     

膨胀等离子体云的粒子密度时空分布

为了获得超高速碰撞产生等离子体粒子密度的时空分布特性,利用点电荷电场的1维理论模型,综合运用质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和麦克斯韦方程,推导出了等离子体在膨胀过程中粒子密度的时空分布规律。通过对超高速碰撞2024-T4铝靶实验采集的原始数据分析,得到了超高速碰撞2024-T4铝靶产生膨胀等离子体云粒子密度的时空演化规律。     

膨胀等离子体云的粒子密度时空分布

为了获得超高速碰撞产生等离子体粒子密度的时空分布特性,利用点电荷电场的1维理论模型,综合运用质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和麦克斯韦方程,推导出了等离子体在膨胀过程中粒子密度的时空分布规律。通过对超高速碰撞2024-T4铝靶实验采集的原始数据分析,得到了超高速碰撞2024-T4铝靶产生膨胀等离子体云粒子密度的时空演化规律。     

电子注对谐振腔中TM模式谐振频率和电磁场分布的影响

将电子注视为等离子体柱,从填充等离子体柱的谐振腔的物理模型出发,推导了圆柱腔填充中心电子注时TM0m0模式的特征方程,并重点分析了填充电子注的圆柱腔中TM010模式和TM020模式的谐振频率和电磁场分布随等离子频率的变化情况。研究结果表明,随着电子注的等离子体频率不断增大,谐振频率也不断增大,谐振腔内电场和磁场的分布也随之发生改变。当电子注的等离子体频率超过谐振腔的谐振频率时,谐振腔内的电磁场分布将发生很大的变化,出现了电子注内外电场方向相反和趋肤效应等现象。     

Particle-in-cell investigation on the resonant absorption of a plasma surface wave

The resonant absorption of a plasma surface wave is supposed to be an important and efficient mechanism of power deposition for a surface wave plasma source. In this paper, by using the particle-in-cell method and Monte Carlo simulation, the resonance absorption mechanism is investigated. Simulation results demonstrate the existence of surface wave resonance and show the high efficiency of heating electrons. The positions of resonant points, the resonance width and the spatio-temporal evolution of the resonant electric field are presented, which accord well with the theoretical results. The paper also discusses the effect of pressure on the resonance electric field and the plasma density.     

Complete eigenmode analysis of a ladder-type multiple-gap resonant cavity

A theoretical model is developed for calculating the eigenmodes of the multi-gap resonant cavity. The structure of concern is a kind of ladder-type circuit, offering the advantages of easy fabrication, high characteristic impedance(R/Q),and thermal capacity in the millimeter wave to THz regime. The eigenfunction expansion method is used to establish the field expressions for the gaps and the coupling region. Then, the match conditions at the interface are employed, which leads to a group of complicate boundary equations in the form of an infinite series. To facilitate the mathematical treatments and perform a highly efficient calculation, these boundary equations are transformed into the algebraic forms through the matrix representations. Finally, the concise dispersion equation is obtained. The roots of the dispersion equation include both the axial modes in the gaps, which include the fundamental and the high-order modes, and the cavity modes in the coupling region. Extensive numerical results are presented and the behaviors of the multi-gap resonant cavity are examined.     

电子注对谐振腔中TM模式谐振频率和电磁场分布的影响

将电子注视为等离子体柱,从填充等离子体柱的谐振腔的物理模型出发,推导了圆柱腔填充中心电子注时TM0m0模式的特征方程,并重点分析了填充电子注的圆柱腔中TM010模式和TM020模式的谐振频率和电磁场分布随等离子频率的变化情况。研究结果表明,随着电子注的等离子体频率不断增大,谐振频率也不断增大,谐振腔内电场和磁场的分布也随之发生改变。当电子注的等离子体频率超过谐振腔的谐振频率时,谐振腔内的电磁场分布将发生很大的变化,出现了电子注内外电场方向相反和趋肤效应等现象。     

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介绍了开式微波谐振腔测量系统的工作原理及试验结果,获得了Æ10mm钢球模型在6.65kPa干燥空气中以速度5.44km.s-1飞行时的尾迹电子密度测量结果,并且与国外弹道靶试验数据进行了比较。试验结果表明,该系统能够满足模型尾迹电子密度变化对测量系统响应时间的要求,能很好地反映尾迹电子密度变化细节,电子密度测量范围达到109~1011cm-3。     

二氧化碳激光器谐振腔稳定性的研究

运用光学传播矩阵理论,给出了一个机械调Q二氧化碳激光器谐振腔的等效简化模型．借助此激光器的等效简化模型对该调Q二氧化碳激光器激光腔的稳定性进行了研究．测出了激光器在连续工作条件下输出功率随聚焦镜间距变化的数据,并借助Origin软件画出了实验曲线,使激光工作状态及输出功率随聚焦镜间距的变化情况在激光稳定性图中清楚地表示出来．实验结果与理论分析一致。     

弹道靶开式微波谐振腔测量系统研究

The principle and experimental results of the open microwave resonant cavity measurement system were introduced. The models were steel ball models and the ball models coated with copper. The diameter of the models was 10mm. The models were launched in ballistic range. The model velocity was 5.44 km.s^-1. The wake electron density of the models was obtained. The experimental results presents that the response time of the open microwave resonant cavity measurement system was quicker than 1ms. The results showed the wake electron density ranged from 10⁹cm^-3 to 10¹¹cm^-3 could be achieved.     

Helmholtz水声换能器弹性壁液腔谐振频率研究

针对传统Helmholtz水声换能器设计中刚性壁假设的局限性,将Helmholtz腔体的弹性计入到液腔谐振频率计算中,实现低频弹性Helmholtz水声换能器液腔谐振频率精确设计.基于细长圆柱壳腔体的低频集中参数模型,导出了腔体弹性引入的附加声阻抗表达式,得到了弹性壁条件下Helmholtz水声换能器等效电路图,给出了考虑了末端修正的弹性壁Helmholtz共振腔液腔谐振频率计算公式.利用ANSYS软件建立了算例模型,仿真分析了不同材质、半径、长度时的Helmholtz共振腔液腔谐振频率.结果对比表明弹性理论值与仿真值符合得很好,相比起传统的刚性壁理论计算结果,本文的弹性壁理论得出的液腔谐振频率值有所降低,与真实情况更加接近.本文的结论可以为精确设计低频弹性Helmholtz水声换能器提供理论支持.     

力学共振吸收谱探测耦合振动模式

提出探测复杂力学振动系统耦合振动模式的方法:通过测量力学振动系统中某一易于探测的振动模式对外力的响应行为,在该振动模式应变落后于应力的相位差-频率谱(表观机械能耗散-频率谱)中,除了能观察到与被测量振动模式本征频率所对应的相位变化外,与被测量振动模式耦合的其他振动模式也表现为共振吸收峰;从共振吸收峰的性质,如峰位、峰宽、峰高等可以得到相应耦合振动模式的本征频率、损耗以及耦合强度等信息.以倒扭摆力学系统为例,通过测量扭摆的扭转振动模式应变落后于应力的相位差-频率谱研究了扭摆系统中摆杆的进动振动模式.     

外加载谐振腔的理论计算与分析

 通过建立外加载谐振腔的等效电路模型,给出了加载以后外加载谐振腔的频率、品质因数和间隙阻抗的解析计算公式,并使用电磁场模拟软件证明了计算结果的正确性。由计算和模拟结果显示,在使用谐振腔加载的方法降低品质因数的同时,还可以利用模式重叠进一步展宽频带。由等效电路模型分析了主腔和负载腔的品质因数、主腔和负载腔之间的频率差以及耦合口的大小对加载后谐振腔的品质因数和间隙阻抗的影响。