电子迥旋加热等离子体及热电子环特性的实验研究

在简单磁镜MM-2中,采用15GHZ大功率迴旋管进行了电子迴旋共振加热(ECRH)实验。结果表明,随充气压强的提高,预电离时间迅速变短。在高气压“C-模式”运行区,等离子体径向密度分布呈马鞍形。在迴旋管输出30kW功率的条件下,适于建立热电子环的气体压力窗为(0.4—1.2)×10^-5Torr。利用一个可移动Laugmuir探针配合反磁测量的简便方法,在中心场为2.95kG时,确定了电子环半径为7cm,环厚约4cm,环的轴向边界由z=±10cm一直延伸到z=±20cm。热电子温度为140—170keV,热电环平均β值为(4—5)％。观测到了由热电子环不稳定性引起的迸发式径向电子逃逸,并同时发生反磁信号跌落。     

高温稠密等离子体的分子动力学模拟

将平均原子模型和密度泛函理论相结合,发展了一个计算高温稠密等离子体中离子之间平均相互作用势的理论模型. 利用平均原子模型考虑了高温稠密物质中电子的激发和密度效应对电子结构的影响,利用动能和交换相关能的局域密度泛函近似计算离子之间的平均相互作用. 基于发展的相互作用势模型,开展了分子动力学模拟,研究了高温稠密Al和Fe等离子体的状态方程.     

强激光引起等离子体参量加热的粒子模拟研究

我们利用一维半粒子云网格法作数值模拟、研究了频率略高于等离子体频率(ω₀=1.1ω_v)的强激光电场引起的参量加热。结果表明,离子声衰变不稳定性和振荡双流不稳定性同时被激发,非线性饱和呈现出较为细致的结构,等离子体被强烈加热,饱和后Langmuir湍流谱遵从一个典型的幂规律。     

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。     

激光等离子体相互作用的局域振荡电子加热机制

用2.5维粒子模拟程序模拟了超强激光与等离子体的相互作用过程,发现超强激光可以通过J×B加热机制加速电子并引起电荷分离,从而产生很强的静电场并形成电场势阱,电子在静电场势阱中振荡,被多次加速,使得高速电子被甩出势阱,进而增强电荷分离,然后静电场结构被破坏,静电势能传给电子。在此过程中,电子在此阱中作局域振荡,并且被J×B机制多次加速,激光的能量会有效地传给电子,使电子能量高达10MeV。这是一种新的电子加热机制,称之为局域振荡电子加热机制。     

容性耦合等离子体中电子加热过程及放电参数控制

容性耦合等离子体放电因在工业界有重要的应用价值而受到广泛关注.对于容性耦合等离子体放电的研究主要集中于对等离子体参数的控制,以实现更好的工艺效果,例如高深宽比刻蚀等.而关于等离子体参数的调控主要分为气体、腔室以及源这三个方面.改变这些外部参数,可以直接影响鞘层的动力学过程以及带电粒子的加热过程,进而实现对电子和离子能量、通量,等离子体均匀性,中性基团的密度等的控制,最终提高工艺质量和生产效率.本文梳理了近些年容性耦合等离子体研究的几个主要方向,尤其对等离子体放电中非常基础且重要的电子加热动力学问题进行了详尽的讨论,并重点介绍了一些通过外部放电参数调控容性耦合等离子体放电的手段和相关的研究热点.     

静电波对磁化等离子体的共振加热的理论及数值模拟研究

利用多标度展开得到了更一般的静电波与磁化等离子体回旋运动间的共振条件；通过数值模拟证实了理论分析，发现分数频率同样可以产生共振加热；发现加热效果即使对于相同频率的波，也不是随驱动波的振幅单调增强，而是存在一些优势振幅，即在特定频率特定振幅下有特别好的加热效果. 关键词： 等离子体 共振加热 非线性动力学     

激光在高温等离子体中的成丝不稳定性数值模拟

简要介绍激光－靶耦合中,二维（ｙ,ｚ）、三维（ｘ,ｙ,ｚ）成丝不稳定性数值模拟方法及计算结果。该方法包括非局域热传导和Ｌａｎｄａｕ阻尼。二维（ｙ,ｚ）成丝过程的发展与一维双温单流体力学计算同步耦合,成丝的零级量由一维双温单流体力学计算提供。三维（ｘ,ｙ,ｚ）成丝的模拟采用固定时刻的零级量为背景进行计算。成丝过程的发展除与成丝背景有关外,还与扰动波长、入射激光强度、激光波长等有关。计算结果表明：成丝     

Measurements of Plasma Potential and Electron Temperature Fluctuation in a Low‐Temperature Magnetized Plasma

Measurements of fluctuations of plasma potential and electron temperature in a toroidal magnetized plasma is carried out by applying a cylindrical probe with insulating end plugs oriented parallel to the B‐field in conjunction with another cylindrical probe oriented perpendicularly. Coherency and cross‐phase between and are estimated, and typically have values close to 0.6 and π respectively. Power‐law spectra are found for frequencies well above the poloidal rotation frequency with spectral index typically around 4.0 for and around 2.5 for . The density gradient is above the threshold for flute interchange instability, and the results are consistent with theory and global numerical simulations of this plasma.     

常压高频等离子体电子温度的光谱法诊断

常压高频等离子体由于其无电极污染、能量密度大、温度高及气氛可控的特点而得到了广泛应用,电子温度是影响其使用性能的关键参数,根据发射光谱使用玻尔兹曼图解法计算是最常用且最可行的诊断方法,但由于跃迁几率数据可靠性、环境背景、仪器误差、数据处理误差等原因,不同研究者根据不同谱线计算的结果通常不具有可比性。为了得到可靠性高的电子温度计算结果,针对存在SiO₂颗粒的常压高频空气等离子体,以光谱范围为200～1 077 nm的7通道高分辨光纤光谱仪为测量工具,该研究讨论了元素、光谱段选择对计算结果可靠性的影响。结果表明,由于N₂占电离气体的主要部分且不参与化学反应,N Ⅰ发射谱线是最佳选择,使用738～940 nm内N Ⅰ的谱线计算的拟合度为0.95,计算的电子温度最为可靠;由于Si和O极易结合成SiO₂颗粒,此二元素的能量不再满足玻尔兹曼分布,计算结果的可靠性较差,因此不能使用Si和O元素的发射谱线计算电子温度;使用掺入Ar的谱线同样不能得到可靠的电子温度计算结果。因此,为了有效诊断等离子体电子温度,在不同应用场合中,应当根据实际情况,合理选择测量光谱范围及光谱仪,选取合适的粒子及其发射谱线。     

有限温度QCD热力学势的双圈修正

用热传播子的实时形式计算了有限温度QCD热力学势的一级修正,并讨论了夸克胶子等离子体中的压强修正以及强子退禁闭相变临界温度的修正.     

Characteristics of VHF H2 Plasma Produced at High Pressure

A VHF H₂ plasma was produced with the multi rod electrode at high pressure and the plasma parameters were measured as a function of pressure for different VHF powers at 60 MHz. It was found that when the pressure is increased, the ion saturation current peaks at certain pressure and finally decreases at high pressures, while the electron temperature is around 10 eV. The wall potential at high pressure was lower than the values estimated from the electron temperature using the probe theory. Furthermore, the anomalous reduction of the electron saturation current was observed. (© 2008 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Pair Interaction Potential of Particles for Two‐Component Plasma

In this work the semiclassical potential for plasma particles pair interactions, which takes into account the diffraction effects due to the uncertainty principle in two‐component plasma (the region of temperatures 10⁴K < T < 10⁸K and densities 10²¹cm^–3 < n ≤ 10²⁴cm^–3), was proposed. The values of this potential were numerically calculated and an interpolation formula was obtained (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

高气压Ar气对激光诱导Cu等离子体电子温度的影响

用高能量钕玻璃激光器产生的脉冲激光(0～25 J)烧蚀Ar气氛中的Cu靶,观测了激光诱导Cu等离子体的发射光谱强度随环境气压(0.1～0.5 MPa)的增强规律。为了探讨辐射增强的机理,在局部热平衡(LTE)近似条件下,测量了等离子体的电子温度随环境气压的变化。实验结果表明,等离子体的电子温度随着环境气压的升高而正比增加。为了进一步了解等离子体的空间行为,测量了Ar气气压分别为0.1,0.3,0.5 MPa时,等离子体电子温度的空间分布。     

SILEX-1装置上等离子体尾场加速电子初步实验

激光等离子体加速电子机制可以产生准单能的高能电子束, 近年来成为国际上的研究热点. 中国工程物理研究院激光装置已经能够达到286TW的输出功率, 为国内在该领域的研究提供了实验条件. 文章介绍了在SILEX-1装置上开展的激光等离子体加速电子的初步实验, 并对测得结果进行讨论, 为下一步实验的进行提供了准备条件.     

Molecular Dynamics Simulations of Liquid Phosphorus at High Temperature and Pressure

By performing ab initio molecular dynamics simulations, we have investigated the microstructure, dynamical and electronic properties of liquid phosphorus （P） under high temperature and pressure. In our simulations, the calculated coordination number （CN） changes discontinuously with density, and seems to increase rapidly after liquid P is compressed to 2.5 g/cm3. Under compression, liquid P shows the first-order liquid-liquid phase transition from the molecular liquid composed of the tetrahedral P4 molecules to complex polymeric form with three-dimensional network structure, accompanied by the nonmetal to metal transition of the electronic structure. The order parameters Q6 and Q4 are sensitive to the microstructural change of liquid P. By calculating diffusion coefficients, we show the dynamical anomaly of liquid P by compression. At lower temperatures, a maximum exists at the diffusion coefficients as a function of density; at higher temperatures, the anomalous behavior is weakened. The excess entropy shows the same phenomena as the diffusion coefficients. By analysis of the angle distribution functions and angular limited triplet correlation functions, we can clearly find that the Peierls distortion in polymeric form of liquid P is reduced by further compression.     

光谱法诊断大气压等离子体电子密度

采用发射光谱方法对大气压氩气介质阻挡放电(DBD)系统中的电子密度进行了诊断。通过考虑放电等离子体中的各种加宽机制, 采用自编的非对称卷积程序对氩原子发射谱线的线型进行分析拟合, 再通过反卷积的方法将各种加宽机制分离开来, 最终将Stark展宽分离出来进行大气压氩气介质阻挡放电电子密度的计算。诊断结果表明, 在大气压氩气介质阻挡放电中当有三个放电丝存在, 电子温度为10000 K时, 电子密度约为4.06×1021 m-3, 诊断结果和模拟结果符合得很好。此方法不仅可以应用在大气压介质阻挡放电中, 还可以用于其他含有非氢气体的大气压等离子体电子密度的测量。     

靶材对激光等离子体诱导靶上电势信号的影响

将高功率脉冲激光分别作用于Cu、Fe、Al三种金属靶材,通过实验测试激光等离子体在这三种金属靶上产生的电势信号,讨论了靶材料对电势信号的影响.实验结果表明：靶上电势信号早期阶段受靶材料的影响比较显著,早期信号峰值大小随靶材变化顺序依次为：IFe>ICu>IAl,而峰值到达时间依次为：tAl相似文献