用发射探针降落法测量等离子体空间电位

介绍了一种用发射探针测量等离子体空间电位的方法——“降落法”,并利用这种方法测量了双共振腔ECR微波等离子体源的空间电位分布,从中得到该等离子体内部的一些电场信息。给出了不同微波功率和不同压强下Ar等离子体空间电位的分布情况。     

双麦克斯韦分布等离子体对航天器表面的充电效应

空间等离子体在有些情形下,并非单麦克斯韦分布,而是双麦克斯韦分布。为了研究双麦克斯韦分布等离子体对航天器表面的充电效应,基于等离子体动理学理论,建立表面充电平衡方程,综合考虑双麦克斯韦分布等离子体的粒子参数、航天器的单位电容、二次电子发射及光照等因素,得出了双麦克斯韦分布等离子体对航天器表面充电电位的计算表达式,给出了表面充电电位随时间的变化规律。研究结果表明:当等离子体为双麦克斯韦分布时,航天器表面充电电位低于单麦克斯韦分布等离子体环境下的表面充电电位,单麦克斯韦分布的等离子体假设会过高估计航天器表面的充电效应;双麦克斯韦分布的第二分布函数中,对最终的表面充电平衡电位影响较大的主要是离子成分;双麦克斯韦分布等离子体的粒子数密度或温度越高,则表面充电达到平衡所需的时间越长;单位电容仅影响表面充电电位达到稳定所需的时间,对最终的充电平衡电位值影响不大。     

微环装置中等离子体电位测量

等离子体电位是托卡马克装置的一个重要参数。它的测量在放电机制、等离子体的平衡与稳定、等离子体-表面相互作用以及杂质控制等研究课题中有着极其重要的作用。 本文描述用朗谬尔探针,以及由它组成的对称双探钎系统(以下简称SDP系统)测量微环托卡马克边界区等离子体电位V_0的两种方法和结果。     

双会切串级镜MM—4U的初步实验结果

本文描述MM-4U装置及其初步实验结果。这些结果主要是,用电子注入可以在装置系统中建立等离子体;测得轴向等离子体电位分布,东、西会切中心和中心室的等离子体电位分别为-184V,-164V和-1.8V;得到轴向电子密度分布与电位分布有相同形式,三个中心的密度分别为1.7×10~(11)cm_(-3),4.7×10~(10)cm~(-3),7.5×10~7cm~(-3);观测到中心室存在不稳定性,其振荡频率为7—9.2kHz。对上述结果进行了分析,提出了进一步研究的课题。     

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介绍了一种对等离子体边缘进行径向扫描的往复静电探针系统,该系统由高压气源、传输杆、光栅尺、探针组件构成。它在一次放电中能测量主等离子体边缘的温度、密度、悬浮电位、空间电位、离子饱和电流、极向电场、粒子通量等参数的径向分布以及电子温度和密度的衰减长度。测量结果表明,利用该系统测量的主等离子体边缘参数分布与JT-60U、TEXT、HT-7等装置上测量的结果一致。     

MM-4U中等离子体约束位形和不稳定性的实验研究

给出了MM-4u中等离子体约束位形和不稳定性的实验结果。测得的等离子体电位轴向分布表明,该装置中能够建立起负电位轴对称串级镜约束位形;测得的密度分布与电位分布有相似形式。初步探索了等离子体参数与工程参数的关系。实验还发现在低密度情况下存在低频振荡。通过对振荡信号进行线性相关分析,根据扰动的振荡和传播特性,推断出这种振荡为离子声不稳性。不稳定性产生的可能机制是由于电子束穿过低密度本底等离子体的漂移速度超过离子声速而激发起来的。 关键词：     

HL-2A等离子体边缘的快速单探针测量

介绍了对HL-2A装置中平面边缘等离子体的单探针测量。单探针是安装在可径向移动、并可绕轴旋 转360o的传动杆上的。在1MHz的快速采样频率下,测量了主等离子体边缘的温度、密度、悬浮电位、空间电位、极 向等离子体流速的径向分布。测量的结果表明,利用单探针测量的主等离子体边缘参数与朗缪尔四探针测量结果 基本一致。     

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通过中平面活动10探针组、往复快速扫描4探针和低杂波天线口的固定4探针测量了主等离子体边缘的温度、密度、悬浮电位、径向和极向电场、雷诺协强、径向和极向等离子体流速及其径向分布。用偏滤器靶板上的14组嵌入式静电3探针阵列测量了同一环向截面的内外中性化板上的电子温度、密度、悬浮电位及其分布。比较了在孔栏位形和偏滤器位形下边缘等离子体特性的差异,特别是两种位形下边缘温度和密度衰减长度的变化。分析了在多脉冲超声分子束加料和低杂波注入条件下的边界等离子体特性,以及雷诺协强的径向梯度与极向流和径向电场梯度与湍流损失的相互关系。     

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用Langmuir探针对射频(13.56 MHz)感应等离子体进行了诊断,给出了Ar等离子体轴向和径向参数随气压的变化。采用发射光谱测量了等离子体中氩原子的750.3nm谱线强度随气压在轴向的变化,其变化趋势与Langmuir探针测量结果的变化趋势相一致。测量了氩离子的434.8nm谱线强度随气压在轴向的变化并获得了氩离子的434.8nm谱线强度与氩原子的430.0nm谱线强度的比值在轴向三个不同位置的变化。从测得的结果可知:在放电室中上部形成了均匀稳定的高密度等离子体,在靶附近有所降低,在中部以下等离子体密度逐渐变低;在径向6~7 cm以内的区域等离子体参数变化不大,形成了均匀稳定的等离子体,等离子体参数在器壁处变化明显。     

非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体刻蚀化学气相沉积金刚石膜

分别应用郎缪尔双探针和离子灵敏探针对非对称磁镜场电子回旋共振氧等离子体的电子参数、空间分布和离子参数进行了测量,分析了气压对等离子体参数及空间分布的影响。利用该等离子体在优化的气压条件下对化学气相沉积金刚石膜进行了刻蚀,并研究了刻蚀机理。结果表明:电子温度为5~10 eV,离子温度为1 eV左右,而等离子体数密度在1010cm-3数量级。随气压的升高,电子和离子温度降低,而电子数密度先增大后减小。在低气压下等离子体数密度空间分布更均匀,优化的刻蚀气压为0.1 Pa。刻蚀过程中,离子的回旋运动特性得到了加强,有利于平行于金刚石膜表面的刻蚀,有效地保护了金刚石膜的晶界和缺陷。     

一维量子力学典型模型的数值解研究

一维有限深势阱、双势阱,一维势垒和双势垒是量子力学中最基本的模型,我们在工科物理教学中,利用计算机数值计算处理此类问题,进行了有益地探索并取得较好的效果。     

高温氘等离子体中的势垒贯穿

讨论了高温氘等离子体中的势垒贯穿问题。在现有高温氘等离子体参数下，氘核间必须历经库仑散射与隧道贯穿相结合的复合贯穿才能引发核聚变。冷核聚变与热核聚变在本质上没有区别，都需要借助隧道效应才能发生，它们之间的差异仅在于引发隧道贯穿效应的初始条件不同。因此，在冷核聚变研究中除了过热外．也应有放射性物质的释放。     

类氢氖基态电离势随等离子体温度密度的变化

采用自洽场离子球模型,研究类氢氖基态1s的电离势随等离子体电子温度及电子密度的变化规律,计算得到基态电离势的百分偏移量随等离子体电子密度的变化关系,拟合结果表明两者的对数值满足很好的线性关系.该结果对计算等离子体电离态分布及光谱模拟具有一定意义.     

Effects of electron‐absorbing boundaries on the plasma parameters of a hot‐filament discharge

In this paper we investigate theoretically and experimentally the plasma parameters in a double‐plasma device in the presence of an additional electron‐absorbing boundary. The latter is formed by an electrode of variable size immersed in the plasma. It is found that, depending on its size and bias potential, such an anode can considerably influence the plasma parameters. Good qualitative and fair quantitative agreement between theoretical predictions and laboratory measurements of the plasma parameters is found for various discharge conditions. In addition we discuss the consequences of our results with respect to the existence conditions of anode‐type double layers in double‐plasma devices.     

基于原子晶体构型的高压固氩中的多体相互作用

X射线衍射实验显示固氩是面心立方(fcc)晶格结构,目前对晶体氩的研究只限于两体,三体以及四体相互作用势。本文利用多体展开方法和超分子单、双 (三)重激发耦合簇理论(CCSD(T))对固氩fcc晶格结构的三体和四体的几何构型、几何参数、不同体积下所有三体和四体构型的势能以及各构型所占比例等几个方面进行了准确的量子化学计算。结果表明:所有三体构型中对总的三体势能贡献最大的是构型1、构型6、构型12和构型23;对三体势及其交换部分和色散部分的计算结果与现有解析经验势在长程部分符合得非常好,但在短程部分有较小差异。所有的四体构形中对总的四体势能贡献最大的是构型1,构型2,构型4,构型5,构型7和构型8;对四体势及其交换势部分和色散部分的计算结果尚无解析经验势可比较。利用这些特殊构型的相关数据并结合其它构型,可拟合出更准确的三体经验势函数及其参数,也为拟合四体经验势函数及其参数提供了重要的参考价值。     

温稠密等离子体中Al12+离子的光电离过程

本文采用多组态Dirac-Hartree-Fock方法研究了温稠密等离子体环境中Al12+离子的光电离过程. 等离子体效应采用SM屏蔽势来模拟(Stanton和Murillo在2015年提出). 计算中固定标度温度1.3eV,在强耦合等离子体环境下,研究了等离子体密度对能级,连续态波函数以及光电离截面的影响. 通过与相同等离子体条件下的Debye-Hückel模型势计算的光电离截面对比,发现两种模型对应的结果中未同时出现势形共振峰,这是由于本文采用的屏蔽模型包含等离子体简并、有限温度对动能的梯度修正和量子交换关联效应,对光电离截面的大小和共振结构具有显著影响.     

基于原子晶体构型的高压固氩中的多体相互作用

X射线衍射实验显示固氩是面心立方(fcc)晶格结构,目前对晶体氩的研究只限于两体,三体以及四体相互作用势.本文利用多体展开方法和超分子单、双(三)重激发耦合簇理论(CCSD(T))对固氩fcc晶格结构的三体和四体的几何构型、几何参数、不同体积下所有三体和四体构型的势能以及各构型所占比例等几个方面进行了准确的量子化学计算.结果表明:所有三体构型中对总的三体势能贡献最大的是构型1、构型6、构型12和构型23;三体势及其交换部分和色散部分的计算结果与现有解析经验势在长程部分符合得非常好,但在短程部分有较小差异.所有的四体构形中对总的四体势能贡献最大的是构型1,构型2,构型4,构型5,构型7和构型8;四体势及其交换势部分和色散部分的计算结果尚无解析经验势可比较.利用这些特殊构型的相关数据并结合其它构型,可拟合出更准确的三体经验势函数及其参数,也为拟合四体经验势函数及其参数提供了重要的参考价值.     

脉冲磁过滤阴极弧沉积中基片台悬浮电位研究

通过测量脉冲磁过滤阴极弧等离子体沉积系统中的基片台悬浮电位，发现了弧源接地方式对基片台悬浮电位与等离子体电位影响很大。当阳极接地时基片台悬浮电位可达－60V，而弧源悬浮时却只有－5V。因此，要获得相似沉积条件的沉积薄膜，弧源接地方式不同，给基片施加偏压也应有所不同。     

Analytical Solutions of a Model for Brownian Motion in the Double Well Potential

In this paper, the analytical solutions of Schr¨odinger equation for Brownian motion in a double well potential are acquired by the homotopy analysis method and the Adomian decomposition method. Double well potential for Brownian motion is always used to obtain the solutions of Fokker–Planck equation known as the Klein–Kramers equation, which is suitable for separation and additive Hamiltonians. In essence, we could study the random motion of Brownian particles by solving Schr¨odinger equation. The analytical results obtained from the two different methods agree with each other well. The double well potential is affected by two parameters, which are analyzed and discussed in details with the aid of graphical illustrations. According to the final results, the shapes of the double well potential have significant influence on the probability density function.     

双环形Coulomb势Schr?dinger方程束缚态的精确解

双环形Coulomb势是指在氢原子势外面再加上一个双环形平方反比势,该模型势是在讨论类似于苯环分子结构的基础上提出的,该模型势在分子和原子物理中有着广泛的应用.本文研究了双环形Coulomb势Schr(o)dinger方程的束缚态精确解, 所采用的方法是首先对双环形Coulomb势的Schr(o)dinger方程在球坐标系中进行分离变量,得到相应的角向方程和径向方程;证明双环形 Coulomb势在角向和径向具有超对称性和形不变性;根据超对称性和形不变性的性质,获得了角动量量子化条件和束缚态的能谱方程,并将归一化角向波函数用Jacobi多项式表示,将归一化径向波函数用Laguerre多项式函数表示.体系的波函数和束缚态能谱性质由三个量子数n、m和s及势参数α,a和 b 描述.本文说明量子物理中一些具有对称性的非中心势有精确解,用超对称性和形不变性方法还可以讨论其他形式的非中心势.