用于半导体加工的腔耦合—磁多极型ECR源的研究

本实验室研制出一台谐振腔耦合－多极场位形的电子回旋共振（ＥＣＲ）微波等离子体源（ＭＥＰ）。采用朗谬探针和离子能量分析器，测量了ＭＥＰ中Ａｒ等离子体的放电特性。实验结果表明，ＭＥＰ能在很宽的运行参数范围，高效率地产生具有较高密度、较低离子温度和空间电位的大面积均匀等离子体，特别适合于半导体加工应用研究。     

用于半导体加工的腔耦合－磁多极型ECR源的研究

本实验室研制出一台谐振腔耦合一多极场位形的电子回旋共振（ＥＣＲ）微波等离子体源（ＭＥＰ）。采用朗谬探针和离子能量分析器，测量了ＭＥＰ中Ａｒ等离子体的放电特性。实验结果表明．ＭＥＰ能在很宽的运行参数范围，高效率地产生具有较高密度、较低离子温度和空间电位的大面积均匀等离子体，特别适合于半导体加工应用研究。     

激光大气等离子体的电子密度空间分布特性研究

利用Nd∶YAG激光器产生的1.06 μm激光束(脉冲能量为500 mJ,脉冲宽度为10 ns, 重复频率30 Hz)聚焦击穿大气形成长约为8 cm、最大直径为5 cm的激光大气等离子体柱,用光谱测量的方法,分别沿平行于激光束方向和垂直于激光束方向探测该等离子体柱的空间分辨光谱,并由此反演得出电子密度空间分布特性。实验结果表明,激光大气等离子体中各种离子和电子呈橄榄形分布,沿激光束方向不对称,而垂直激光束方向对称分布,最大电子密度为1018 cm-3。文章还探讨了激光大气等离子体中处在不同状态的各种原子、分子和离子在空间的分布特性,为进一步揭示激光大气等离子体的微观空间分布规律提供了实验依据。     

延迟双脉冲激光产生大气等离子体的实验研究

利用马赫-曾德尔干涉仪获得了延迟双脉冲激光和三种单脉冲激光产生大气等离子体的时间序列干涉图,得到了等离子体中心区域在不同时刻的电子密度．把延迟双脉冲激光与三种单脉冲激光产生的等离子体电子密度进行比较的结果显示：第二束光作用后的相同时刻,延迟双脉冲激光产生的等离子体电子密度大于三种单脉冲激光产生的等离子体电子密度．对注入相同能量的延迟双脉冲激光与单脉冲激光产生等离子体的电子密度时间变化进行理论分析的结果表明：延迟双脉冲激光的第二束光与等离子体相互作用,使得作用结束时等离子体的电子密度增加得很多,进而造成了第二束光作用后延迟双脉冲激光产生的等离子体电子密度大于单脉冲激光产生的等离子体电子密度．进一步的分析表明,注入能量相同时延迟双脉冲激光有效延长了等离子体的存在时间．     

高密高温等离子体中类氢炭静电屏蔽势的求解

在离子球模型下，本通过对Poisson方程和Dirac-Fock方程的自恰求解，计算得到了不同电子密度下类氢炭周围的Coulomb静电屏蔽势。该静电屏蔽是对于理解高密度等离子体中的原子结构、等离子体中各种碰撞过程及等离子体模拟具有重要意义。     

高气压强电场电离过程中的离子浓度分布规律

研究了高气压强电场电离区域的离子浓度分布的连续性方程, 对电离区域的电离物的产生、消失和输运进行了研究。通过采用电离放电增加了输入能量密度、G 值、电离占空比等, 从而提高了离子产生率。通过外加电场和离子“雪崩”头部的本征电场的叠加作用, 离子被束缚在放电通道中。对离子施加垂直电场方向的作用力, 就能把电场中的等离子体成束输送出去。已经能够做到有效体积仅为1cm³的等离子体源, 输运等离子体率达到 10¹² cm^{- 3}•s^{- 1}。     

强流电子束源阴极等离子体的粒子模拟

 模拟了强流电子束源阴极表面附近区域数密度约1014 cm-3的等离子体的膨胀过程,观察到等离子体膨胀速度约为1 cm/μs。通过观察不同时刻阴极附近电子和离子的相空间分布、数密度分布和轴向电场分布,分析了等离子体膨胀过程。结果表明:等离子体的产生使得阴极表面电场增强,进而增大阴极的电流发射密度,电流密度增加使得空间电荷效应增强,并使等离子体前沿处的电场减小,当等离子体前沿处的电场减小到零时等离子体向阳极膨胀。讨论了等离子体温度、离子质量、束流密度和离子产生率对等离子体膨胀速度的影响。结果表明:等离子体的膨胀速度随着等离子体温度升高而增大,随离子质量增大而减小,但膨胀速度不等于离子声速;等离子体产生率越小,等离子体膨胀速度越小。     

1．053μm激光在腔靶中产生的非线性过程

波长１．０５３μｍ、脉宽约１ｎｓ、能量３００～６００Ｊ激光在亚毫米的腔靶中可以产生十分丰富的非线性过程。我们直接测量了受激Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ散射、受激Ｒａｍａｎ散射：通过谐波间接测量了共振吸收、离子声衰变和双等离子体衰变。其中受激Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ散射和受激Ｒａｍａｎ散射是腔靶中的主要非线性过程，它散射掉约４０％的入射光能量。激光激发的电子等离子体波是产生超热电子的根源，产生电子等离子体波的非线性过程是受激Ｒａｍａｎ散射、双等离子体衰变、共振吸收和离子声衰变。其中受激Ｒａｍａｎ散射是激发电子等离子体波的主要过程，它产生约占入射激光能量１０％的超热电子。各非线性过程发射的光谱与激光参数和等离子体状态有密切关系，仔细测量和研究这些谱的特性可以获得等离子体温度、密度的信息。     

等离子体低目标特征技术原理(Ⅰ)

介绍了等离子体低目标特征技术原理和主要研究课题，包括从地面到高空的大气环境，在大气环境下的等离子体产生方法，等离子体的维持和演化，2-18GHz的电磁波和等离子体的相互作用．所涉及的主要技术问题是一定密度和体积的等离子体的产生方法，主要物理问题是等离子体和束流的相互作用．     

激光烧蚀铝靶生成空气等离子体的机理

由Ｑ－开关Ｎｄ：ＹＡＧ激光器产生的１．０６μｍ、１０ｎｓ的脉冲激光辐射大气中的铝靶所产生的等离子体发射光谱的研究结果。当作用在铝靶表面的功率密度在１．０×１０￣９Ｗ／ｃｍ￣２－１．４×１０￣（１０）Ｗ／ｃｍ￣２范围时，测定了等离子体在２００至８８０ｎｍ波长范围内的空间、时间分辨发射光谱。实验发现，等离子体中Ｎ￣＋离子的辐射谱线与连续辐射同时出现并一起消失，随激光强度的增加Ｎ￣＋离子密度以指数关系增加，在激光源方向Ｎ￣＋离子的运动速度为零。从靶表面逸出的热电子与氮原子碰撞及随后发生的级联电离过程是产生Ｎ￣＋离子和空气等离子体的原因。     

高温稠密等离子体电子离子直接碰撞电离截面的理论研究

在高温稠密等离子体内，由于电子的热运动，产生了各种电子一离子碰撞过程，其中电子-离子直接碰撞电离就是一种很重要的物理过程。电子离子碰撞调节了等离子体内电子的布局数，使之从非平衡走向平衡。电子-离子的碰撞激发、离化导致电子在能级之间发生跃迁，影响能级的寿命，导致能级增宽，因而使谱线变宽，这种效应对研究等离子体辐射不透明度DTA(Detailed Term Accounting)模型具有重要的意义。     

激光大气等离子体的空间分布特性

 利用Nd:YAG激光器产生的1.06 μm激光束（脉冲能量为500 mJ,脉冲宽度为10 ns, 重复频率为30 Hz）聚焦形成长约8 cm、直径5 cm的激光大气等离子体柱,分别沿激光束方向和垂直于激光束方向探测了该等离子体柱的空间分辨光谱,并由此反演得出电子密度和电子温度空间分布特性。实验结果表明：激光大气等离子体中各种离子和电子呈泪滴型分布,即沿激光束方向不对称,而垂直激光束方向对称分布,最大电子密度1018/cm3,最高电子温度3 000 K。     

电子回旋波驱动的托卡马克芯部等离子体极向旋转

提出了一个驱动托卡马克芯部等离子体极向旋转的新途径：用电子回旋波产生芯部等离子体极向旋转.物理机制如下：在高功率的电子回旋波加热的托卡马克等离子体中，共振局域化现象将产生极向电场从而形成极向外高内低的离子密度分布；这个极向离子的积累可以克服来自磁泵的阻尼而使等离子体极向旋转退稳定.从流体力学方程和漂移动力学方程中，得到了等离子体旋转退稳的判别式.结果表明现有的电子回旋波加热功率水平可以驱动芯部等离子体的极向旋转. 关键词：     

延迟双脉冲激光产生的空气等离子体的光谱研究

使用激光双光束方法，对激光大气等离子体的光谱进行了实验研究.由一台激光器产生的两束激光，其中一束用于产生等离子体(电离激光束)，另一束则用于对已产生的等离子体施加影响(作用激光束).作用激光束所引起的光谱特征变化的实验研究结果和相应的初步分析.结果表明，在作用激光束的影响下，激光大气等离子体光谱的强度在整体上都有明显的增加，而且，连续光谱的增强大于线状光谱；短波连续光谱的增强大于长波连续光谱；作用激光束相对于电离激光束的延时越大，谱线增强的相对值也越大；作用激光束对谱线的增强不存在明显的阈值效应.结果还表明，作用激光束除导致光谱幅度增强外，对激光大气等离子体中各种类谱线成分的衰变时间也有明显的影响：除个别谱线外，大多数谱线的衰变时间都有不同程度的延长.对结果的初步分析指出，上述结果是激光大气等离子体中的自由电子吸收作用激光束的能量后，在等离子体中有不同传递途径和不同传递效率的体现.该结果为深入了解激光大气等离子体衰变过程中的微观物理现象提供了新的线索，也为以延长激光大气等离子体衰变过程为目标的技术应用提供了实验依据. 关键词： 大气等离子体 双光束 等离子体光谱 谱线演化     

等离子体速率方程与复合机制X射线激光

 应用通道理论的处理方法，求解等离子体所有离化度离子丰度和激发态布居的速率方程，模拟等离子体中各种复杂的原子物理过程。研究了初始完全处于裸核状态的锂等离子体离子丰度和激发态布居随着时间的演化，并探讨了类氢锂离子相对于基态复合机制X射线激光产生的可能性。     

用Hartree-Fock-Slater-Boltzmann-Saha模型研究等离子体细致组态原子结构及其状态方程

等离子体的辐射不透明度和状态方程是工程物理中的重要参数，这些物理参数取决于等离子体内大量离子的统计行为。由于高温稠密等离子体内的离子类型多达百万，一般只能用平均原子模型进行模拟。当计算轻元素稀薄等离子体原子结构时，平均原子结果与实验有一定的偏差，而此时等离子体内离子类型数目有限，正是细致组态模型适用的情况。标准的Saha方程需要孤立离子的能级，计算孤立离子结构的程序很多。当然，这些离子能级还可从实验获得。但是，标准的Saha方程使用的能级不含等离子体背景效应，能级数会发散。为了消除该缺陷，Saha方程中引进了等离子体背景修正。     

磁场对激光等离子体的影响及高频再游离

用磁镜场和磁Ｃｕｓｐ场约束激光等离子体，使离子总束流峰值分别增加５倍和３倍；高电荷态离子的相对数量也增强，而在激光产生等离子体后附加上高频再游离装置时，也使总束流峰值从４６０μＡ增至１．４ｍＡ，并且详细研究了掺气对激光等离子体的影响。     

激光导致等离子体空泡及高速离子产生的粒子模拟研究

 用二维半粒子模拟程序PLASIM模拟研究了超强的S极化激光束与过稠密等离子体的相互作用过程，发现等离子体在其表面形成了波纹状结构（等离子体空泡），该现象也称为类瑞利-泰勒不稳定性；发现离子得到很大加速，其相对论动能可以达到72 MeV，并研究了高速离子的分布特点及其产生原因。     

某些类氖离子和类镍离子等离子体状态对应关系的研究

利用一维拉格朗日流体动力学程序Med103详细研究了产生类镍Ag,Cd,In,Sn, Sb离子和类氖Fe,Co,Ni,Cu,Zn离子的等离子体状态.通过对电子温度、离子丰度、离子数密度等状态参量的分析比较，得到了这两类等离子体状态之间的对应关系.即类镍银的等离子体状态与类氖铁 的相近，类镍镉的与类氖钴的相近，依次类推.利用这一对应关系可以方便地由类氖机理x射线激光的等离子体状态来对相应元素的类镍x射线激光的等离子体状态进行判断. 关键词： 类氖 类镍 等离子体状态 x射线激光     

超短脉冲激光在引导闪电中的应用

超短超强激光可以在大气中引起非线性效应以及产生等离子体，超短超强激光在非线性自聚焦和等离子体散焦的平衡可以使激光在大气中传播很长的距离，从而产生一条较长的低密度的等离子体通道，文章对其形成的原理和利用其引导闪电的可行性进行阐述，说明该通道在外场下可以触发和引导闪电到安全地点，对其机制的深入研究对工业和国防应用具有重要的意义。