On the Wake Structure in Streaming Complex Plasmas
复杂（尘埃）等离子体的理论描述需要多尺度的概念，充分纳入相关的相互作用的电子和离子，中性粒子和尘埃颗粒。已知有效的尘埃-尘埃相互作用，多尺度问题可以有效地减少到一个单组分等离子体模型的尘埃子系统。本出版物的目标是通过两种互补方法系统地评估在流动等离子体环境中存在的尘埃颗粒周围的静电势分布：（i）根据动态介电函数对动态屏蔽库仑势进行高精度计算，以及（ii）全三维粒子模拟，其自洽地包括动态颗粒充电和非线性效应。这两种方法的适用性是解决。
2012-03-03 physics.plasm-ph
Dust cluster spin in complex (dusty) plasmas
在实验中观察到了复杂等离子体鞘层中立方体玻璃盒中小尘埃团的自发旋转。由于尘埃粒子之间的强耦合，这些星团表现得像一个刚体，其中星团的旋转取决于它们的配置和对称性。通过评估不同的贡献力的影响，据推测，所观察到的旋转是由离子尾流力施加在集群上的净扭矩驱动的。团簇的结构和对称性决定了由离子尾流力引起的净扭矩是否为非零，从而导致团簇旋转。一个COPTIC（笛卡尔网格，斜边界，粒子和热在细胞）模拟得到的离子尾流电位提供了一个理论模型的集群旋转，其中包括离子尾流力和中性阻力和预测的旋转速率和方向与实验结果一致。然后，这些结果用于诊断盒内的离子流。
2017-05-26 physics.plasm-ph
Dust charging in dynamic ion wakes
100微米大小的尘埃颗粒已经成功地被用作非微扰探针来测量小空间尺度上等离子体条件的变化，例如在等离子体鞘中发现的那些。颗粒的动力学可用于绘制由于鞘层中存在的电场而产生的力，但颗粒电荷和电场难以独立测量。在流动等离子体中尘埃颗粒下游发展的离子尾流场使问题进一步复杂化。在鞘层内，离子被加速朝向带电边界，并且这种离子流在尘埃颗粒的下游产生带正电荷的空间区域，称为离子尾流。离子尾流又改变了带电颗粒之间的相互作用势。在这里，我们使用分子动力学模拟的离子流通过尘埃颗粒来研究带电尘埃粒子和离子之间的相互作用。颗粒的充电和动力学耦合自洽和来自离子尘埃相互作用，允许详细分析的尾场介导的相互作用的尘埃颗粒的结构配置的变化。尘埃颗粒的放电，因为它通过上游粒子的尾流和有吸引力的离子尾场力的移动被映射为一系列的离子流速度。
2019-08-12 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Ion-wake Field inside a Glass Box
由玻璃盒提供的限制被证明是形成垂直排列结构的理想方法，并且是控制包括这些灰尘结构的灰尘颗粒的数量以及它们的尺寸和形状的方便方法。本文绘制了玻璃盒的电子约束图，测量了玻璃盒内粒子对之间的相互作用。的离子尾场被示出存在于玻璃盒内，其垂直和水平的程度进行了测量。
2016-04-16 physics.plasm-ph
Wakefield acceleration in atmospheric plasmas: a possible source of MeV electrons
强烈的电磁脉冲与等离子体相互作用可以产生等离子体振荡的尾流。在这种振荡中捕获的电子可以在某些条件下被加速到非常高的能量。本文研究了大气等离子体尾场加速产生MeV电子的条件。这种机制可以解释MeV或逃逸电子的起源，在目前的理论中所需要的地面伽玛射线闪光的生产。
2015-06-23 physics.plasm-ph
Wakes in inhomogeneous plasmas
浸没在流动等离子体中的电荷的德拜屏蔽是等离子体物理中的一个古老的经典问题。在过去的二十年里，由于复杂等离子体的实验，带电尘埃颗粒经常悬浮在具有强离子流的区域中，因此它重新受到关注。努力描述屏蔽的尘埃粒子在这种条件下一直集中在均匀等离子体近似，忽略了实质性的不均匀性的悬浮区域。我们通过严格计算无碰撞玻姆鞘中的点电荷势来解决等离子体不均匀性的作用。我们表明，不均匀性可以显着修改尾流，使其非振荡和较弱。
2014-01-15 physics.plasm-ph
Charge of dust particles in a particle chain
当被限制在玻璃盒内时，带电的尘埃颗粒形成在射频放电的电极鞘中沿垂直方向延伸的结构。由于等离子体条件和上游粒子的尾场的变化，每个粒子上的电荷作为高度的函数而变化。这里的平衡态的链的不同数量的粒子的分析进行分析，以确定在垂直延伸的链内的每个粒子上的电荷，以及正尾场电荷的大小。
2016-07-11 physics.plasm-ph
Phase-dependent bubble hosing and resonant amplification of betatron oscillation in few-cycle laser wakefield accelerator
本研究通过PIC模拟与理论分析，揭示了少周期激光尾场加速器中气泡呼吸效应引发电子束感应加速振荡参数放大、导致束质量下降的机制，为长尺度激光尾场加速研究提供了关键参考。
2024-08-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Oscillation damper for misaligned witness in plasma wakefield accelerator
针对线性或中等非线性等离子体尾场加速器中外部见证束对中困难的问题，本文提出在其前方亚毫米处加入同源阻尼束团，通过尾场扰动实现见证束自动回轴且无质量损失。
2024-10-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Determination of interaction between a dust particle pair in complex plasmas
一种非侵入性的方法来测量粒子的相互作用，只使用粒子的热运动被施加到一个复杂的等离子体中的垂直排列的尘埃粒子对。扫描模式谱（SMS）是通过跟踪晶粒的热运动获得的，然后从频率和简正模的本征矢量配置确定的相互作用强度。底部粒子作用于顶部粒子的相互作用被证明是Yukawa样的屏蔽长度抑制对离子流。顶部粒子对底部粒子的相互作用在垂直方向上是排斥的，在水平方向上是吸引的。从顶部到底部粒子的垂直相互作用比从底部到顶部粒子的强，与非均匀离子尾流理论预测的扩展离子尾流一致。水平吸引强度的确定用作离子尾流效应的直接验证和量化。加热较低的粒子在垂直和水平方向的观察和定量相关的相互作用的非互易性。发现在底部粒子的位置处的原位约束强度始终低于在顶部粒子的位置处的约束强度，这是由于在顶部粒子的离子尾流内部时下部粒子的放电导致的。
2017-05-04 physics.plasm-ph
Control of transverse motion and X-ray emission of electrons accelerated in laser-driven wakefields by tuning laser spatial chirp
提出了一种通过调节激光空间啁啾来控制电子束在激光驱动尾流场中的横向运动和X射线发射的方法。横向啁啾激光脉冲的色散和等离子体通道的横向非均匀折射率导致横向激光质心振荡，从而导致激光驱动尾流的周期性横向振荡。在尾流内部加速的电子也会经历横向振荡，产生类似摇摆器的运动。振荡周期和振幅都可以通过调节激光啁啾、脉冲宽度或等离子体通道宽度来控制。因此，可以灵活地操纵X射线发射的远场光谱分布。
2019-08-26 physics.optics physics.plasm-ph
Synergistic Laser Wakefield/Direct Laser Acceleration in the Plasma Bubble Regime
提出了激光尾流场/直接激光等离子体混合加速器的概念。在激光脉冲产生的等离子体泡内经历共振电子感应加速器振荡的相对论电子通过直接从激光脉冲及其等离子体尾流获得能量而被加速。自注入等离子体电子的所得分叉相空间包含经历超过标准一维极限的尾流场加速的群体，这是因为其运动的多维性质减少了电子与尾流之间的相位滑移。
2014-12-22 physics.plasm-ph
Wakefields in streaming plasmas: Characteristics of the induced charge density distribution
在高能量密度设施，工业装置，和基本的尘埃等离子体研究的等离子体极化周围的试探电荷流等离子体的产生实验的动机被认为是。等离子体成分的感应电荷密度分布的亚音速，音速和超音速制度进行了讨论。此外，它表明，在附近的试探电荷的等离子体极化显示不同的缩放在亚音速和超音速制度。
2017-09-27 physics.plasm-ph
Excitation of multiple wakefields by short laser pulses in dense plasmas
本文从理论上研究了在稠密等离子体中传播的短电磁脉冲的有质动力对多个静电尾波场的激发。结果表明，引入量子统计压力和量子电子隧穿效应可以定性地改变尾场的经典行为。除了公知的等离子体振荡尾场，具有电子趋肤深度的数量级的波长，其在致密等离子体中为几纳米的数量级，还激发了具有较短波长的致密等离子体中的尾场。尾波场可以捕获电子并将其加速到纳米级的极高能量。
2009-04-02 physics.plasm-ph
Dust as probes: determining confinement and interaction forces
复杂的等离子体是有趣的系统，因为带电的尘埃可以自组装成不同类型的有序结构。为了理解从一种结构到另一种结构的转变机制，有必要知道环境中的尘埃电荷和限制电场，这些参数很难独立测量。离子尾流场使问题进一步复杂化，离子尾流场在流动的等离子体中的尘埃颗粒下游发展。尾流场引起的局域离子密度的差异改变了尘埃粒子的平衡电荷和屏蔽距离，从而影响了粒子间的相互作用。在这里，我们使用分子动力学模拟的离子流通过尘埃颗粒来研究尘埃粒子和离子之间的相互作用。我们认为一个长的垂直链的粒子被限制在一个玻璃盒放置在一个GEC射频参考电池的下电极。离子从盒顶部的大量等离子体流到负的下电极。我们应用该模型迭代自洽地确定的灰尘电荷，电场，离子密度沿链的长度以及离子流的速度。模拟结果表明，离子流在盒内的速度为亚音速。
2020-12-29 physics.plasm-ph
Wake effects of a stationary charged grain in streaming magnetized ions
本文系统地数值研究了在沿流方向施加磁场的影响下，单个颗粒在流动离子中的尾流电势和离子密度分布。强磁场在晶粒后面引入离子焦点耗尽，促进电子在远离下游的地方进入晶粒。结果表明，磁场抑制了尾流电位的幅值，并对离子密度分布产生了明显的影响。尾波的峰值电位和位置特性，并在存在磁场和电荷交换碰撞的亚音速，音速和超音速制度的等离子体成分的密度分布也划定。在亚音速制度，模拟表明在横向方向上的尘埃颗粒附近的离子的积累，而在横向方向上的振荡完全抑制发生音速和亚音速制度。
2018-05-01 physics.plasm-ph
Effect of strong wakes on waves in two-dimensional plasma crystals
研究了粒子-尾流相互作用对二维等离子体晶体中尘埃晶格波模色散和偏振的影响。最值得注意的是，模式之间的尾流诱导耦合导致分支彼此“吸引”，并且它们的偏振变为椭圆。在模式杂交时，椭圆的长轴（保持相互正交）旋转$45^\circ$。为了证明所获得的实验结果的重要性，我们绘制的纵向和横波揭示不同的指纹的混合偏振的谱密度。此外，我们表明，在强耦合的混合模式显着转向较小的波数，远离边界的第一布里渊区（其中的混合模式是本地化的弱耦合）。
2013-12-06 physics.plasm-ph
Ion wake induced mode coupling in a horizontal chain in complex plasmas
实验研究了复杂等离子体中形成的水平尘埃链的离子尾流诱导模耦合，验证了以前的模拟结果。在模谱中检测到一个微弱的双支谱线，验证了垂直z（j=i $\pm$ 1）模与纵模x（i）模耦合的规律。观察到离散的不稳定性的分支的x-和z-模式彼此相交。不稳定性附近的模式谱在特定的耦合x和z模式下表现出增强的能量密度，作为这些不稳定性是由耦合模式之间的谐振引起的直接证据。通过对瞬时相对粒子间距涨落（IDF）的分析，发现不稳定性诱导的熔化阈值符合Lindemann判据。通过将模谱与k空间中的傅里叶级数和简正模本征向量的基相乘，进一步研究了模谱与色散关系之间的关系。典型的色散关系对应的纵向和平面外的横向尘埃晶格波（DLW），这也表现出独特的有限系统的特性，包括离散带和强烈的波动的能量密度。
2020-08-03 physics.plasm-ph
Effect of ionization waves on dust chain formation in a DC discharge
复杂等离子体的一个有趣的方面是它能够自组织成各种结构配置，并在这些状态之间进行转换。一个引人注目的现象是在对称离子尾场的影响下，在电流变复合等离子体中观察到的各向同性到弦的转变。利用国际空间站上的等离子Kristall-4（PK-4）微重力实验室对这种转变进行了研究。最近的实验和数值模拟表明，在PK-4相关的放电条件下，看似均匀的DC放电柱是高度不均匀的，与微秒时间尺度上发生的电离波相关的大的轴向电场振荡。采用多尺度尘埃-等离子体相互作用的数值模型，研究了电场对单个尘埃粒子电荷、离子尾场和类弦结构的影响。在PK-4实验中，在类似条件下形成的尘埃串的结果进行了比较。
2021-07-21 physics.plasm-ph
Collision induced amplification of wakes in streaming plasmas
这项工作探讨了形成的尾场所造成的离子流周围的带电尘埃粒子，使用三维粒子在细胞（PIC）模拟与电荷中性碰撞。详细研究了外加驱动电场对离子非麦克斯韦分布的影响。非麦克斯韦离子形成的尾流特征表现出显着的偏离内观察到的移位麦克斯韦分布的模型。在很宽的流动速度（马赫数）范围内，分析了尾流势的峰值振幅和位置对碰撞程度的依赖关系。与离子的移位麦克斯韦分布相反，漂移驱动的非麦克斯韦分布表现出随着高流动速度的碰撞性的增加，第一吸引峰的尾振幅增加。在非常低的马赫数，碰撞诱导放大观察麦克斯韦以及非麦克斯韦分布。
2017-02-23 physics.plasm-ph
Evolution of Ion Wake Characteristics with Experimental Conditions
在气体放电等离子体的鞘层中可以形成二维微粒晶体。来自本体等离子体的离子在鞘层电场中加速，流过颗粒，在颗粒下游产生正离子尾流。离子尾流和相邻晶粒之间的相互作用在振荡模式之间产生额外的耦合，并且可以触发模式耦合不稳定性（MCI）。最近的实验表明，在一个固定的放电功率有阈值压力高于和低于该单层总是结晶或熔化，分别。熔融是由于MCI被触发在晶体单层，而结晶是由于MCI的抑制中性阻尼的流体单层。放电参数和离子尾流特性之间的关系是未知的。一个分子动力学模拟的离子动力学和尘埃充电是用来自洽地确定不同的实验条件下的尘埃电荷和离子尾流特性。结果表明，离子尾流与放电气压有很强的依赖关系，而受放电功率的影响不大。
2022-10-06 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Role of direct laser acceleration in energy gained by electrons in a laser wakefield accelerator with ionization injection
利用粒子模拟方法研究了激光尾流场加速器准井喷工作模式下激光横向电场对电子加速的影响。为了确保纵向压缩和/或横向聚焦的激光脉冲是不需要的尾流可以自陷等离子体电子之前，我们采用了电离注入技术。此外，改变等离子体密度，使得在最低密度下，激光脉冲仅占据尾流振荡的第一波长的一部分（加速桶），而在最高密度下，相同持续时间的激光脉冲填充整个第一桶。虽然在所有情况下，由于离子柱，被捕获的电子执行电子感应加速器振荡，在最低的等离子体密度，他们不与激光场相互作用，能量增益都是由于纵向尾场。然而，随着密度增加，由于在激光脉冲的偏振平面中经历电子感应加速器运动的那些电子的直接激光加速（DLA），可能对最大能量有显著贡献。最终，DLA可以是由于最高密度下的纵向场而导致的加速的主要能量增益机制。
2014-04-19 physics.plasm-ph
Transition from wakefield generation to soliton formation
众所周知，当短激光脉冲在欠密等离子体中传播时，它在脉冲之后以等离子体频率诱导纵向等离子体振荡，通常被称为“尾场”。然而，对于接近临界密度的等离子体密度尾场生成被抑制，而是EM脉冲进行非线性自调制。本文研究了随着等离子体密度的增加，从尾波场产生到准孤子形成的转变。为此，我们已经应用了一维（1D）相对论冷流体模型，这也被比较粒子在细胞模拟。一个关键的结果是，由于尾流场产生的EM脉冲的能量损失有其最大的等离子体密度的顺序为10%的临界密度，但尾流场产生急剧抑制时，密度进一步增加。
2017-12-20 physics.plasm-ph
Vibrational Modes and Instabilities of a Dust Particle Pair in a Complex Plasma
本文采用镜像电荷法模拟外电场诱导的等离子体尾流场，研究了地面实验室复杂等离子体中尘埃粒子对的振动模式和不稳定性。结果表明，无论是水平排列还是垂直排列的尘埃粒子对，在平衡状态下都存在四个简正模。约束参数的变化导致水平对中的单一类型的不稳定性和垂直对中的两种类型的不稳定性。
2010-10-19 physics.plasm-ph
Mitigation of the hose instability in plasma-wakefield accelerators
目前的模型预测软管的不稳定性，关键限制等离子体尾流场加速器的适用性。通过开发一个分析模型，其中包括软管的不稳定性在长的传播距离的演变，这项工作表明，固有的驱动束能量损失，随着初始束能量扩散失谐的电子感应加速器振荡的束电子，从而减轻不稳定性。它还表明，锥形等离子体轮廓可以大大减少初始软管种子。因此，我们证明了驱动光束的传播可以在长距离的传播中保持稳定，为等离子体尾场加速器中高质量电子束的加速铺平了道路。我们发现我们的模型和粒子在细胞模拟之间的良好协议。
2017-05-08 physics.plasm-ph
Intergrain forces in low Mach-number plasma wakes
采用COPTIC程序，对两个小于德拜长度的带负电荷颗粒的等离子体尾流相互作用进行了大尺度的粒子网格计算。在温度比为$T_e/T_i=100$的等离子体中，发现当流动马赫数（$M$）小于约0.3时，单个颗粒的振荡尾流消失，这是朗道阻尼预计较强的参数区域。中性碰撞抑制$M=0.3$以上的电势振荡，但不抑制由离子聚焦引起的拖尾吸引电势峰。在另一个尾流中的下游颗粒上的横向（颗粒对齐）力是从三维模拟中的代码中严格获得的。它与从单颗粒尾流电势梯度推导出的力基本一致。除了在非线性碰撞制度相对较大的晶粒，晶粒对齐力是非常小的慢流。
2012-04-23 physics.plasm-ph
Radiation reaction-dominated regime of wakefield acceleration
本文研究了电子在等离子体尾流场中的横向振荡所产生的辐射-反作用力对电子加速的影响。辐射反应的经典和强量子电动力学（QED）的限制。对于恒定的加速力，我们表明，振幅的振荡的QED参数$χ$在辐射占主导地位的制度，达到平衡值仅由加速场的大小，而平均过感应加速振荡辐射反作用力饱和的值小于加速力，因此是无法防止无限加速。我们找到的参数的电子束和等离子体加速器，达到这样的制度是可能的。我们还研究了在加速过程中的失相和相应的加速力的变化的影响，并得出结论，辐射主导的制度是实现在单级加速与缓慢的失相（通常对应于聚束驱动的等离子体加速器）和多级加速与快速的失相（对应于使用激光驱动的加速器）的情况下。
2021-09-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Relativistic Electron Beam Slicing by Wakefiled in Plasmas
本文提出了一种利用强流超短激光脉冲作用后的等离子体尾流场横向分量对高能电子束进行切片的方法。尾流场的横向分量聚焦电子聚束的一部分，其经历电子感应加速器振荡。可以使电子聚束的聚焦部分的长度基本上小于尾波场波长。
2006-06-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Mechanism behind self-sustained oscillations in direct current glow discharges and dusty plasmas
本文对直流辉光放电中离子自持振荡的机理作了另一种解释。这样的描述是区别于流体模型，其中振荡归因于正反馈机制与粒子的光电离和电子从阴极的光电发射相关联提供的一个。在这里，振荡是由于离子和由其在边界电极处感应的表面电荷之间的相互作用而产生的。这一机理为直流辉光放电中电压-电流特性曲线的负阻区出现自持振荡提供了一个合理的解释。此外，这种替代性的描述为实验室等离子体中等离子体火球的形成提供了一个优雅的解释。已经发现，振荡频率随离子的表面电荷密度而增加，但其速率明显慢于其随电场而增加的速率。该机制还描述了尘埃等离子体中离子的自持振荡，这表明尘埃等离子体和直流辉光放电中的自持振荡涉及共同的物理过程。
2013-04-09 physics.plasm-ph
Rotational modes of oscillation of rodlike dust grains in a plasma
本文研究了等离子体中一维棒状带电粒子或尘埃链的三维旋转振荡模。分析了模式的色散特性。分析了棒的不同平衡取向的稳定性，不同平衡之间的相变，以及对约束势的相对强度的临界依赖性。这些过程与液晶，纳米管，等离子体涂层的关系进行了讨论。
2006-01-21 physics.plasm-ph
One-dimensional vertical dust strings in a glass box
研究了GEC参比池中下电极顶部玻璃盒内形成的一维垂直尘埃弦的振荡谱。描述了一种用于产生单个竖直粉尘串的机构。结果表明，振动振幅，共振频率，阻尼系数和振动相位的尘埃粒子分为两个不同的群体。一组表现出较低的阻尼系数，增加振幅和降低共振频率的尘埃粒子更接近下电极。另一组显示出高阻尼系数，但异常的共振频率和振幅。在低振荡频率下，两组也被π相位差分开。两组之间的行为差异的一个可能的原因进行了讨论。
2011-07-11 physics.plasm-ph
Self consistent hydrodynamic description of the plasma wake field excitation induced by a relativistic charged-particle beam in an unmagnetized plasma
本文对细长相对论电子束在非磁化过密等离子体中的传输，提出了一个自洽的非线性流体动力学理论。束粒子的轨迹以及它们的速度扩散的随机分量由各向异性温度建模，允许束动力学近似为3-D绝热膨胀/压缩。{It结果表明，即使在不存在非线性等离子体尾流力的情况下，由于绝热压缩/稀疏的非线性效应，也可以实现光束在横向上的局域化，并构造出相干定态.数值计算揭示了光束聚焦和散焦的可能性，但通过适当的调整，光束的寿命可以显着延长，从而观察到横向振荡，{类似于}热波和Vlasov动力学模型中预测的。
2017-06-30 physics.plasm-ph
Transverse magnetic field influence on wakefield in complex plasmas
本文研究具有横向分量的外磁场对流动复杂等离子体中带电颗粒尾流场的影响，发现横向磁场可引发长程往复振荡，并可用于调控颗粒相互作用与动力学。
2019-07-26 physics.flu-dyn physics.plasm-ph physics.space-ph
Dynamics of the wakefield of a multi-petawatt, femtosecond laser pulse in a configuration with ultrarelativistic electrons
在非磁化等离子体中，由多拍瓦，飞秒，煎饼形状的激光脉冲的尾场激发的解析和数值描述的制度与超相对论电子抖动速度，当等离子体电子几乎被驱逐出脉冲区域。这是第一次在流体理论中实现。设计了一种新颖的数学模型，与使用激光场包络和有质动力引导中心平均的标准方法相反，该模型不会因非常强的泵浦强度而崩溃。这是通过采用三个时间尺度的描述来实现的，其中中间尺度与电磁波的非线性相位以及其波前的弯曲相关联。脉冲的演变和它的静电尾流的研究，在一个二维的几何形状，与斑点直径\geq 100微米的数值解。它表明，最佳的初始脉冲长度需要略大于1微米（1-2振荡），建议由简单的分析本地估计，因为非本地等离子体响应往往会拉伸非常短的脉冲。
2014-07-30 physics.plasm-ph
Modeling Torque Induced Alignment in a Dusty Plasma System
Baylor University（贝勒大学）
通过自洽数值模拟研究非规则带电尘埃聚集体在等离子体鞘层中的旋转动力学，发现鞘层电场是旋转的主要驱动力并使其电偶极矩与场方向对齐，离子尾迹则通过轴向和横向分量分别产生对抗扭矩和失稳贡献。
2026-06-01 physics.plasm-ph
Effect of size and shape of a moving charged object on the propagation characteristics of precursor solitons
我们报告的实验观测的修改的前体孤子的传播特性，由于不同的形状和大小的对象，尘埃流体的流动。实验已经在$Π$形状的尘埃等离子体实验（DPEx）装置中进行，其中尘埃等离子体在DC辉光放电Ar等离子体中使用高岭土颗粒产生。在阴极上径向安装的浮动铜线在等离子体环境中充当带电物体。粉尘流体上的流动是通过将带电物体的电位从接地电位突然降低到接近浮动电位而启动的。电位山的大小（高度和宽度）通过一个可变电阻从导线中引出电流而改变。随着势峰高度的减小，孤子的振幅、速度和数目减小，而孤子的宽度增大.结果发现，低于阈值，这些孤立波不激发和尘埃流体简单地流过山。为了检查由于电势分布的形状引起的效果，用三角形物体代替导线。只有拖尾尾流被认为是激发时，尘埃流体面临的线性增加的斜率的潜在的配置文件，而孤立子和唤醒得到激发时，对象被放置与尖锐的边缘面对流。所有的实验结果定性同意与不同的源项在强迫Korteweg de Vries（f-KdV）模型方程的数值解。
2019-08-14 physics.plasm-ph
The origin of large amplitude oscillations of dust particles in a plasma sheath
在低密度的等离子体环境中，纳米尺寸的带电粒子很容易悬浮。在低压下，悬浮颗粒被观察到自发地围绕平衡位置振荡。在多粒子系统中，这些振荡可以催化各种非平衡的集体行为。在这里，我们报告的自发振荡的单个粒子，保持稳定的几分钟，在振幅和频率惊人的规律性。振荡幅度也可以超过1厘米，几乎比以前观察到的大一个数量级。使用一个集成的实验和数值方法，我们展示了如何一个单独的粒子的运动可以用来提取的静电力和平衡电荷的变化在等离子体鞘。此外，使用延迟充电模型，我们能够准确地捕捉粒子运动的非线性动力学，并估计粒子在等离子体环境中的平衡充电时间。
2020-06-08 physics.plasm-ph
Enhanced betatron X-rays from axially modulated plasma wakefields
在基于等离子体的加速器的空化状态中，跟随驱动器的高能电子群可以经历电子感应加速器运动。运动导致X射线发射，但亮度和光子能量受到电子初始横坐标的限制。为了克服这一点，我们利用参数不稳定的电子感应加速器运动的空化，轴向调制等离子体。理论和模拟表明，不稳定振荡增加了总的X射线能量和平均光子能量。
2015-04-29 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Measurement of the vertical non-uniformity of the plasma sheath in a complex plasma
采用衰减振荡法，基于相互作用力的线性近似，实验测量了复杂等离子体鞘层中两个垂直排列的尘埃粒子之间的各向异性相互作用力.实验数据表明，虽然两个粒子都受到排斥力，但上面的粒子受到的力比下面的粒子更大。这个结果可以用离子尾场来解释，因为下部粒子驻留在由穿过鞘层和围绕上部粒子的流动离子产生的离子尾场内。
2009-06-03 physics.plasm-ph
Vertical probe-induced asymmetric dust oscillation in complex plasma
使用Zyvex S100 Nanomanipulator扰动漂浮在GEC参比池中的供电下电极上方的鞘中的库仑晶体内的球形微米级颗粒。使用S100，将垂直探针定位在相对于鞘内形成的晶体的不同位置处的单元内。当探测器向尘埃层的水平面下降时，一个圆形的空腔在晶体的中心打开并膨胀。为了探索最小微扰状态，探针被提升到关闭这个腔的位置，探针电位振荡，并分析探针正下方粒子的运动。使用一个简单的电场模型的等离子体鞘层，悬浮高度的变化预测与实验进行了比较。
2013-03-21 physics.plasm-ph
Enhanced betatron radiation by steering a low-energy-spread electron beam in a deflected laser-driven plasma wiggler
激光尾流场加速器（LWFA）在产生高质量高能电子束（e束）的同时，还能通过电子感应加速器（Betatron）辐射产生明亮的X射线源，这对超快科学的泵浦探测研究具有重要的应用前景。然而，为了获得高质量的电子束，电子注入和加速应仔细操纵，其中必须避免大的振荡幅度，因此发射的X射线产率是有限的。在这里，我们报告了一个新的计划，实验上提高电子感应加速器辐射显着的光子产额和光子能量分离的电子注入和加速从操纵的电子束横向振荡在尾流通过引入倾斜的薄等离子体折射板。粒子模拟表明，电子束横向振荡幅度可以增加超过10倍，转向后，由于在板的边界处的折射偏转的激光驱动的尾流场。由于在等离子体摇摆器制度的低能量扩展的电子束的峰值能量的小的变化，可以抑制的X射线的光谱展宽。结果表明，高质量电子束的产生、折射和摆动可以作为一个整体，在一个紧凑的LWFA中实现单能电子束和亮X射线的同时产生。
2017-06-04 physics.plasm-ph
Profiling and variation of laser pulse parameters as a way to preserve the stability of self-injected bunches during excitation of a wakefield in plasma
该研究针对等离子体尾场激发中自注入束团易因横向电子感应加速振荡损毁的问题，通过X射线激光脉冲链的参数整形与调控，找到了获得稳定高质量束团的参数，为解决该问题提供了可行方案。
2023-10-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Modeling of three-dimensional betatron oscillation and radiation reaction in plasma accelerators
β振荡是激光或束驱动等离子体尾场加速器中的一种常见现象。在传统的模型中，等离子体尾流对相对论电子提供线性聚焦力，电子在一个横向方向上振荡，电子振荡频率与电子的$1/\sqrtγ$成正比，其中$γ$是电子的洛伦兹因子。用数值方法得到了电子感应加速器时间尺度上的运动的长期方程，并与原始方程进行了比较。除了已经发现的辐射反应引起的纵向和横向阻尼外，我们还根据长期方程给出了纵向相位漂移、电子感应加速器相移和电子感应加速器极化变化等现象。这项工作对未来的等离子体高能加速器和对撞机具有重要的参考价值。
2022-11-01 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Effect of polarization force on the Mach cones in a complex plasma
我们报告了由于作用于嵌入非均匀等离子体中的微米尺寸尘埃颗粒的\textcolor{black}{the}极化力而导致的压缩马赫锥传播特性的改变。通过求解高荷电尘埃粒子的流体动力学方程，在动量方程中引入极化力，研究了马赫锥的形成，并在给定的马赫数和Epstein阻力下，观察了不同极化力作用下的侧向尾迹结构变化。我们还注意到，当其他参数保持不变时，归一化尘埃密度扰动的最大振幅随着偏振相互作用的增加而减小。
2016-04-15 physics.plasm-ph
High Flux Femtosecond X-ray Emission from the Electron-Hose Instability in Laser Wakefield Accelerators
在激光尾场加速（LWFA）过程中，电子通过电子感应加速器（Betatron）振荡可以产生明亮的超短X射线脉冲。我们的实验测量使用的\textsc{Hercules}激光系统表现出显着增加X射线通量的相互作用距离超过耗尽/退相长度，其中初始电子束注入到第一个唤醒桶赶上激光脉冲前沿和激光脉冲耗尽。从LWFA制度的过渡到束驱动的等离子体尾场加速（PWFA）制度，因此发生。驱动电子束团易受电子软管不稳定性的影响，在其尾部迅速产生大幅度振荡，这导致X射线辐射的极大增强。我们使用可变长度的气室测量作为加速长度的函数的X射线通量。采用蒙特卡罗同步加速器X射线发射算法的三维粒子模拟阐明了辐射发射过程随时间的变化。
2018-03-27 astro-ph.HE physics.acc-ph physics.optics
Anisotropic anomalous diffusion in microgravity dusty plasma. Part One: Nonextensive Statistical Analysis
本研究利用PK-4装置数据，通过非广延统计分析方法，揭示了微重力尘埃等离子体中由电场引起的各向异性反常扩散，并发现压力与电流对系统平衡态的影响。
2025-04-23 physics.plasm-ph
Theoretical Analysis and PIC Simulations of Electromagnetic Wakefields Excited by Relativistic Beams in Magnetized Plasmas
University of Tehran（德黑兰大学）；Alzahra University（阿尔扎哈拉大学）
本文研究了强磁场中超相对论电子束在冷等离子体通道中激发的纵向和径向尾场，通过发展三维格林函数形式主义并结合PIC模拟，验证了磁场对尾场振荡特性的影响。
2026-04-28 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Polarization dependent beam pointing jitter in laser wake field accelerators
我们提出的实验结果，这表明激光偏振依赖于电子束指向抖动的激光尾波场加速器（LWFA）的贡献。我们开发了一个理论模型的极化依赖性方面的横向动力学的被困电子，共振驱动的气泡质心振荡。后者是由自陡激光脉冲前沿的载波相位演化产生的。在该模型中，偏振相关抖动源于激光载波包络相位的逐波波动。该模型通过粒子模拟得到验证，并表明对于非CEP稳定系统，偏振相关抖动可能会形成LWFAs中光束指向稳定性的最终限制。
2022-06-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Weakly nonlinear vertical dust grain oscillations in dusty plasma crystals in the presence of a magnetic field
本文讨论了尘埃（复杂）等离子体晶体中横向顺磁尘埃粒子振荡的弱非线性机制。的非线性，这是有关的鞘电/磁场（S）和晶粒间（静电/磁偶极子）的相互作用，示出导致相位谐波的产生，并在传播的横向尘埃晶格模式的情况下，由于自相互作用的载波的调制不稳定性。稳定性分布明确地依赖于等离子体鞘层中的电场和磁场的形式。由非线性薛定谔方程（NLSE）描述的调制波包的长期演化可能导致传播局域包络结构，给出并讨论了其精确形式.对实验研究提出了明确的建议。
2004-04-20 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Resonant RF Wakefield Coupling for Radiation-Reaction Control of 3D Betatron Dynamics in Hybrid Laser Plasma Accelerators
Alzahra University（阿尔扎哈拉大学）
本文研究了混合激光等离子体加速器中通过共振射频腔体耦合控制三维betatron动力学的辐射反应问题，结合分析模型和PIC模拟，揭示了射频场与自然betatron频率的共振机制及其对束流稳定性的影响。
2026-04-27 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Dust coupling parameter of radio-frequency-discharge complex plasma under microgravity conditions
研究了微重力条件下低压射频气体放电中形成的尘埃晶体中粒子的振荡。在我们以前的研究中获得的实验数据的分析表明，振荡是高度各向同性的，几乎均匀的尘埃晶体的体积;相邻粒子的振荡显着相关。我们证明了粒子半径矢量的标准偏差以及局部粒子数密度完全定义了粒子子系统的耦合参数。后者被证明是100的顺序，这是两个数量级低于估计的布朗扩散的颗粒与气体温度的耦合参数。这意味着在静止条件下粒子的显著动力学过热。大振幅的振荡的理论解释意味着在尘埃晶体中的粒子电荷波动的增加。理论估计是基于复杂等离子体的电离状态方程和等离子体微扰演化方程。它们被证明是匹配的实验数据处理的结果。估计的耦合参数的数量级的帐户存在的固-液相变在实验中观察到类似的系统。
2017-11-24 physics.plasm-ph
Oscillation-like diffusion of two-dimensional liquid dusty plasmas on one-dimensional periodic substrates with varied widths
通过朗之万模拟发现，二维液态尘埃等离子体在一维周期基底上的长时间扩散随基底宽度呈先增后减再增的类振荡变化，源于势阱内粒子形成稳定锯齿排列抑制扩散。
2020-01-10 cond-mat.soft physics.plasm-ph
Mode couplings and resonance instabilities in dust clusters
用N体模拟方法研究了复杂等离子体中3 ~ 7粒子二维尘埃团簇的简正模。每个粒子的离子尾场下游示出诱导水平和垂直模式之间的耦合。模式耦合的规则进行了研究，通过分类的模式本征矢量采用贝塞尔和三角函数索引的阶数（m，n）。结果表明，耦合只发生在两个模式之间具有相同的m和水平模式具有较高的剪切贡献表现出较弱的耦合。三种类型的共振时，两个耦合模式具有相同的频率。第一和第三类共振引起的离散不稳定性进行了验证，第三类共振引起的不稳定性被发现诱导熔化。熔化过程是一个两步的过程，其固液相变严格遵守Lindemann判据。
2014-06-24 physics.plasm-ph
Ion density waves driving the formation of filamentary dust structures
本文通过分子动力学模拟研究 PK-4 实验中电离波引起的时变等离子体条件对尘埃带电和静电势的影响，并提出同时考虑尘埃负电势与离子尾迹正电势的模型，以解释丝状尘埃链的自组织形成机制。
2024-09-29 physics.plasm-ph
