大气压微波等离子体光谱特性

为研究气体组分及微波功率对等离子体特性的影响,测量了大气压下混合气体的微波等离子体光谱强度,分析了不同气体配比和微波功率下等离子体中激发态氧原子发射光谱的变化规律.实验结果表明:随着混入氧气量的增加,等离子体中激发态氧原子数量先增加后减小,在氩气流量为4 L/min,微波输入功率为400 W,氧气流量为40 cm3/min时,激发态氧原子数量达到最大;微波功率的增加首先导致等离子体中的激发态粒子数量增加,进而导致电离态粒子数量增加.     

2种量子测量方案对非最大纠缠相干态隐形传态平均保真度的影响

在纠缠相干态的隐形传态过程中,使用双模光子数测量和奇偶态测量2种粒子数测量方案,得到的平均保真度存在较大差异.据此对使用非最大纠缠相干态作为量子信道时,2种测量方法得到的平均保真度进行了对比.结果显示:相较于双光子数测量,用奇偶态粒子数测量方案时,隐形传态的平均保重度有了较大提高.     

强制制冷对镁等离子体中类氦离子能级上粒子数反转的影响

采用高Z冷等离子体强制冷却热蕊镁等离子体的方法,获得了镁的类氦离子在软射线区域的粒子数反转证据。并提出了一种简单、方便又能避开涉及绝对标定的数据处理方法,定量地给出了各种等离子体参数和软X射线激光的增益参数。     

激光产生的Si等离子体的光谱分析

利用双脉冲激光等离子体光谱技术测量了激光烧蚀Si靶产生的极真空紫外波段等离子体光谱,通过标定发现,光谱中的分立谱线主要来自于Si 7+-Si 10+离子的2s-2p跃迁.基于稳态碰撞辐射模型和激发态粒子数布居满足归一化玻尔兹曼分布的假设,计算了不同电荷态Si离子的离子丰度随电子温度的变化关系,并给出了不同等离子体参数条件下的理论模拟光谱.通过与实验光谱的比较,确定了等离子体参数.     

多普勒效应测量气体放电等离子体温度

讨论了用多普勒效应测量气体放电等离子体温度的光谱诊断方法。通过直接探测来自等离子体的辐射光 ,进行光谱分析 ,从而获得多普勒效应谱线的轮廓 ,以此来间接地测量等离子体的温度。结果表明 :多普勒效应的光谱诊断方法是测量高温、高密度气体放电等离子体温度的有效方法     

非均匀电场中电子在H2/CH4混合气体中运动的数值模拟

用Monte Carlo数值模拟方法研究了辉光等离子体辅助化学气相沉积法(GPCVD)低温合成金刚石的过程中,电子在H2/CH4混合气体中的运动.本文在数值模拟中,采用非匀强电场,并考虑了电子的雪崩过程,实现了对须跟踪的粒子数不断增长的系统的Monte Carlo模拟,给出了电子的能量分布及角分布.     

基于强激光场与固体靶相互作用的等离子体光栅产生新机制研究

等离子体光栅由于不存在电磁场击穿效应,因此在强场物理研究中有着重要的应用.通过粒子(particle-in-cell, PIC)模拟的方法,利用皮秒强激光脉冲(激光场强度I的数量级约为10¹⁵W/cm²)与超临界密度固体靶(粒子数密度n≈10nc)相互作用,发现了一种等离子体数密度光栅产生的新机制.研究表明,这种新型等离子体光栅来源于强激光在固体靶中激发的等离子体波的干涉.因此只需要单束激光就可以激发产生,其持续时间可达数皮秒量级.该光栅具有纳米尺度的空间周期,相比于传统的通过两束激光在稀薄等离子体中干涉产生的激光波长尺度(微米)的等离子体光栅,这一发现对于x波段的强光操控有着潜在的应用价值.     

非均匀电场中电子在H2/CH4混合气体中运动的数值模拟

用Monte Carlo数值模拟方法研究了辉光等离子体辅助化学气相沉积法(GPCVD)低温合成金刚石的过程中,电子在H2/CH4混合气体中的运动.本文在数值模拟中,采用非匀强电场,并考虑了电子的雪崩过程,实现了对须跟踪的粒子数不断增长的系统的Monte Carlo模拟,给出了电子的能量分布及角分布.     

微波等离子体的朗缪尔探针测量

随着微波等离子体的应用越来越广泛,其参数的测量研究也逐渐得到人们的重视.本文使用朗缪尔探针测量了微波等离子体的单探针I-V特性,并根据探针测量原理计算出等离子体空间电位、电子温度,电子密度和离子密度等参数.     

移动式单探针诊断空心阴极等离子体的研究

利用移动式单探针对不同电源偏压、不同气压以及不同位置的空心阴极等离子体进行了诊断,分析了电压和气压对空心阴极等离子体的影响,并对测量数据中表征等离子体空间电位Vsp的拐点不明显这一现象进行了解释。     

Cold ions in the hot plasma sheet of Earth's magnetotail

Most visible matter in the Universe exists as plasma. How this plasma is heated, and especially how the initial non-equilibrium plasma distributions relax to thermal equilibrium (as predicted by Maxwell-Boltzman statistics), is a fundamental question in studies of astrophysical and laboratory plasmas. Astrophysical plasmas are often so tenuous that binary collisions can be ignored, and it is not clear how thermal equilibrium develops for these 'collisionless' plasmas. One example of a collisionless plasma is the Earth's plasma sheet, where thermalized hot plasma with ion temperatures of about 5 x 10(7) K has been observed. Here we report direct observations of a plasma distribution function during a solar eclipse, revealing cold ions in the Earth's plasma sheet in coexistence with thermalized hot ions. This cold component cannot be detected by plasma sensors on satellites that are positively charged in sunlight, but our observations in the Earth's shadow show that the density of the cold ions is comparable to that of hot ions. This high density is difficult to explain within existing theories, as it requires a mechanism that permits half of the source plasma to remain cold upon entry into the hot turbulent plasma sheet.     

离子回旋频段内热等离子体介电张量研究

给出了离子回旋频段内冷等离子体和热等离子体介电张量表达式,计算得到了其分布,并进行了对比.结果表明:热等离子体更能反映托卡马克等离子体的介电性质,在托卡马克离子回旋波电流驱动的相关研究中应尽量采用热等离子体模型.     

Intense plasma waves at and near the solar wind termination shock

Plasma waves are a characteristic feature of shocks in plasmas, and are produced by non-thermal particle distributions that develop in the shock transition layer. The electric fields of these waves have a key role in dissipating energy in the shock and driving the particle distributions back towards thermal equilibrium. Here we report the detection of intense plasma-wave electric fields at the solar wind termination shock. The observations were obtained from the plasma-wave instrument on the Voyager 2 spacecraft. The first evidence of the approach to the shock was the detection of upstream electron plasma oscillations on 1 August 2007 at a heliocentric radial distance of 83.4 au (1 au is the Earth-Sun distance). These narrowband oscillations continued intermittently for about a month until, starting on 31 August 2007 and ending on 1 September 2007, a series of intense bursts of broadband electrostatic waves signalled a series of crossings of the termination shock at a heliocentric radial distance of 83.7 au. The spectrum of these waves is quantitatively similar to those observed at bow shocks upstream of Jupiter, Saturn, Uranus and Neptune.     

快波在等离子体中的传播

利用几何光学方法对离子回旋波频段内的快波在等离子体中的传播进行了研究.其中考虑了等离子体的热效应,给出了热等离子体色散关系,通过数值求解波迹方程得到了波在等离子体中传播的轨迹,得到在合适的波参数下,快波可以在等离子体中传播,并可以传播到等离子体中心处,而且波在等离子体边缘处被多次反射入等离子体中,形成多次吸收.     

不同驱动电源下磁控溅射等离子体行为

磁控溅射驱动方式是影响其等离子体特征的重要因素之一,而等离子体行为最终影响所沉积薄膜结构和性能。磁控溅射过程中基体上产生的浮动电势与等离子体中电子能量分布有关,基体饱和电流则与等离子体的离子密度有关,可综合反映辉光放电系统等离子体状态。本实验分别采用射频、直流和脉冲直流电源溅射Mo粉末靶,改变靶基距,测量基体浮动电势及饱和电流,探讨溅射驱动方式对等离子体行为的影响。研究表明:靶功率增加,靶电压、电流均随靶功率增大,基体浮动电势基本保持不变,基体饱和电流增加,但电压增加率极小,而电流增加率较大。基体浮动电势绝对值随靶基距的增加而降低,即电子的能量分布随靶基距增加而降低。射频溅射产生的浮动电势明显小于直流和脉冲直流溅射的。直流溅射等离子体能量最高,射频溅射等离子体密度最大。     

平衡态电弧等离子体统计热力学属性的计算

以热力学平衡和化学平衡假设为前提,在求解电弧等离子体统计热力学参数的基本原理的基础上,考虑了粒子激发态的影响,得到精确的粒子配分函数,进而运用德拜模型将等离子体粒子相作用的影响包含在内,从化学平衡方程得到氮气和氩气平衡态电弧等离子体内部粒子成分与温度、气压的函数,并以此计算获得相应的统计热力学参数.利用此方法计算出了不同气压条件下(0.01、0.10、0.30、0.50、1.00MPa)、不同温度范围内(300～40 000K)氮气和氩气电弧等离子体热力学参数,并与以往文献中的部分结果进行了对比与分析.结果表明,在15 000K以内统计热力学参数的计算结果良好,随着温度的继续升高,计算结果产生了误差,误差主要来源于配分函数计算方法和德拜修正带来的计算精度的差异.     

Tethys and Dione as sources of outward-flowing plasma in Saturn's magnetosphere

Rotating at over twice the angular speed of Earth, Saturn imposes a rapid spin on its magnetosphere. As a result, cold, dense plasma is believed to be flung outward from the inner magnetosphere by centrifugal force and replaced by hotter, more tenuous plasma from the outer magnetosphere. The centrifugal interchange of plasmas in rotating magnetospheres was predicted many years ago and was conclusively demonstrated by observations in Jupiter's magnetosphere, which--like that of Saturn (but unlike that of Earth)--is rotationally dominated. Recent observations in Saturn's magnetosphere have revealed narrow injections of hot, tenuous plasma believed to be the inward-moving portion of the centrifugal interchange cycle. Here we report observations of the distribution of the angle between the electron velocity vector and the magnetic field vector ('pitch angle') obtained in the cold, dense plasma adjacent to these inward injection regions. The observed pitch-angle distributions are indicative of outward plasma flow and consistent with centrifugal interchange in Saturn's magnetosphere. Further, we conclude that the observed double-peaked ('butterfly') pitch-angle distributions result from the transport of plasma from regions near the orbits of Dione and Tethys, supporting the idea of distinct plasma tori associated with these moons.     

非平衡等离子体运输系数的数值计算

利用Ｃｈａｐｍａｎ－Ｅｎｓｋｏｇ方法计算了非平衡氩等离子体的运输系数及压力、温度和电子－重离子温差系数θ的影响规律．电子和重粒子被视为两种不同气体，并利用广义Ｓａｈａ公式计算等离子体成分．结果表明：非平衡态运输系数与平衡态相比有较大差别．     

可压缩磁化等离子体中量子效应对瑞利-泰勒不稳定性的影响

研究了可压缩磁化等离子体中,量子效应对瑞利-泰勒(RT)不稳定性的影响.通过对量子磁流体动力学方程的求解,得到描述速度扰动的微分方程.导出了固定边界条件下的RT不稳定性的增长率.研究表明:在可压缩磁化等离子体中,磁场和量子效应都起到致稳RT不稳定性的作用,这与不可压缩磁化等离子体中的结论一致.     

外电场中等离子体关联动力论的新方法

外电场中的等离子体，特别是非中性等离子体，在实际应用中的得要性日益显著。许多理论处理方法已经建立，本文提出一种新方法，应用范围广泛而且计算程序简单。