Theoretical studies of equilibrium beta limit in heliotron plasmas
在这项研究中，LHD等离子体的MHD平衡极限的研究使用三维MHD平衡计算程序，HINT，这是一个初始值求解器的松弛法的基础上没有嵌套通量面的假设。对于有限的β平衡，通量表面成为随机的外围区域。然而，虽然轴移动到传统的极限，分界线，以限制平衡并没有出现。对于高β平衡，力平衡在随机区域开始打破。为了保持力的平衡，在随机区的压力梯度减小，固定剖面减小。结果，体积平均β饱和。在随机区域内，力平衡开始打破的β值，提出了平衡β极限的指标在日光等离子体。
2020-04-16 physics.plasm-ph
A tokamak pertinent analytic equilibrium with plasma flow of arbitrary direction
对极向电流、静压和电场的自由函数采用一般线性化方法，得到了任意方向流动的广义Grad-Shafranov方程的解析解。随后，利用上述解构造了一个具有剪切流的D型托卡马克相关平衡。
2019-12-26 physics.plasm-ph
Four-Fluid Axisymmetric Plasma Equilibrium Model Including Relativistic Electrons and Computational Method and Results
最近发展了一个非相对论性多流体等离子体轴对称平衡模型，以考虑除了热电子和离子流体之外的高能电子流体的存在。本文建立并报道了含相对论性高能电子的多流体等离子体的平衡方程。流体模型近似中的相对论效应可以以两种方式出现：由于大的宏观流体速度与光速相当，以及大粒子的微观随机运动，如果温度变得与电子静止质量能量相当或大于电子静止质量能量，则其变得显著。发现相对论广义角动量的轴向分量可以用来描述相对论轴对称平衡。该配方被施加到一个四流体等离子体组成的相对论高能电子流体，热电子流体，和两个热离子物种（例如质子和硼离子）的流体。得到了与静电势一致的四流体密度表达式，并将其应用于计算中。一个例子平衡近似四流体等离子体最近观察到的无螺线管ECRH维持球形环面等离子体的计算和介绍。第二个平衡，扩展的高能电子温度的第一个例子到679 keV的计算揭示显着的相对论效应。
2021-02-19 physics.plasm-ph
Optical emission spectroscopy of non-equilibrium microwave plasma torch sustained by focused radiation of gyrotron at 24 GHz
用发射光谱法测量了24 GHz微波束在空气中聚焦时非平衡氩等离子体炬的电子温度和气体温度。氩原子的激发温度约为5000 K，而氮分子的振动和转动温度分别为3000 K和2000 K。实验证明了外部气体气氛到等离子体炬的有效混合。氮气分子的振动和转动温度随着离喷嘴出口的距离的增加而略有增加。实验结果表明，在大气压力下的微波放电可能是相关的高度稳定的分子，如二氧化碳，在非平衡条件下的分解。
2020-03-04 physics.plasm-ph
An equilibrium model for RFP plasmas in the presence of resonant tearing modes
本文研究了存在饱和振幅撕裂模的有限β RFP等离子体的平衡问题。MHD力平衡方程JXB=grad（p）在模态有理曲面处的奇异性通过将压力和平行电流密度的梯度设置为零而对零阶（平衡）剖面进行适当的正则化来解决。平衡模型，它满足正则化规则的各种合理的表面，开发。与反向场实验（RFX）的实验数据进行了比较，得到了令人鼓舞的结果。该模型为磁分析提供了一个简单的工具：可以分析和重建扰动的许多方面。
2002-12-02 physics.plasm-ph
Electrodynamics of a non-relativistic, non-equilibrium plasma
用经典电动场论研究了非平衡等离子体。非线性相互作用项对修饰电动力场的有限寿命有贡献。寿命表现出$\sim n^{-1} T_{e}^{3/2} T_{i}^{-2}T_{r}^{1/2}$依赖性，其中$n$是数密度，$T_{e}$是电子温度，$T_{i}$是离子温度，以及$T_{r}$是辐射场的温度。所得到的等离子体共振的宽度被示出为随着接近平衡而减小。对于低能电磁辐射，动态屏蔽导致等离子体不透明。这导致了对四次Stefan-Boltzmann定律的二次修正。我们还简要讨论了动态筛选对融合率的影响。我们的非线性波动方程的孤子解允许正电荷的本地化，这可能会提高融合率。
2006-06-13 physics.plasm-ph
On the calculation of equilibrium thermodynamic properties and the establishment of statistical-thermodynamically-consistent finite bound-state partition functions in nonideal multi-component plasma mixtures within the chemical model
本文在化学图象的范围内修正了非理想多组分等离子体系统平衡热力学性质的计算和热力学-热力学相容有限束缚态配分函数的建立问题。目前的探索伴随着引入一个广义的准确制定，在逆问题的解决方案方面，明确的歧义，并给出了一个更好的理解的问题上指出的弱点和不准确/不一致埋在文献中广泛使用的模型。
2010-10-06 physics.plasm-ph
Multi-ion-species effects on magnetosonic waves and energy transfer in thermal equilibrium plasmas
研究了垂直于外磁场传播的磁声波，并考虑了多离子种类的影响。首先，数值计算了热平衡等离子体中磁场涨落的功率谱和自相关函数。在多离子种类等离子体中，除了$ω\simeq kv_{\rm A}$模式之外，在许多不同的离子回旋频率附近存在许多波。由于这些波的相位混合，由这些波组成的准模的自相关函数不能恢复到其初始值。其次，用粒子模拟方法研究了宏观垂直扰动的演化。在多离子种类等离子体中，这种扰动被阻尼。能量从磁场转移到离子。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Equilibrium probability distribution of a conductive sphere's floating charge in a collisionless, drifting Maxwellian plasma
等离子体中的尘埃颗粒具有波动的电荷，过去的工作得出结论，在静止的无碰撞等离子体中的球形颗粒具有基本上高斯的电荷概率分布。本文延伸到流动的等离子体和任意大的领域，推导出解析电荷概率分布的归一化常数。我们发现，这些分布也有很好的高斯近似，其均值和方差的解析表达式。
2014-01-27 physics.plasm-ph
Radiation in equilibrium with plasma and plasma effects on cosmic microwave background
处于平衡状态的物体的辐射谱由普朗克定律给出。然而，在等离子体中，低于等离子体频率的波不能传播;因此，等离子体内部的平衡辐射必然不同于普朗克谱。我们用三种不同的方法导出了等离子体内部平衡辐射的谱。我们表明，虽然等离子体的影响不能现实地检测技术在不久的将来，有一些可量化的方式，等离子体影响宇宙微波背景（CMB）辐射。
2019-08-08 astro-ph.CO physics.plasm-ph
Kinetic instability in inductively oscillatory plasma equilibrium
本文采用粒子模拟方法，对等离子体在空间上的均匀性和时间上的振荡性进行了解析和数值研究。色散关系是从振荡平衡分布函数的Vlasov方程导出的，并用来证明等离子体具有无限多的不稳定动力学模式。这种不稳定性代表了一种新的动力学机制的衰减的初始模式的无限波长（或等效零波数），没有经典波破碎或朗道阻尼存在。讨论了这种不稳定性的相对论推广。在这种情况下，增长最快的不稳定模式的增长率与$γ_T^{-1/2}$成比例，其中$γ_T$是等离子体分布的最大洛伦兹因子。这一结果表明，这种不稳定性是不严重的抑制大洛伦兹因子流动作为纯粹的流动不稳定性。讨论了脉冲星磁层中感应电场振荡不稳定性的相关性。
2021-04-09 physics.plasm-ph
Unifying Kappa Distribution Models for Non-Equilibrium Space Plasmas: A Superstatistical Approach Based on Moments
本文基于超统计框架统一了非平衡空间等离子体的各类kappa分布，提出一种基于矩的新分布模型，绕开温度争论，为建模高能尾部提供了更通用的理论基础。
2025-09-09 physics.plasm-ph
Experimental verification of Boltzmann equilibrium for negative ions in weakly collisional electronegative plasmas
在直流多偶极室中研究了Ar-O_2弱碰撞电负性等离子体。观察到一个带负电的核和一个带正电的晕。非漂移体中负离子与电子的密度比（α）为0.43。利用离子声波的相速度和激光诱导荧光法测得的正离子的漂移速度，得到了α的分布。实验表明负离子处于玻尔兹曼平衡，温度为0.06 \pm 0.02 eV。在负电性核和正电性晕之间没有发现双层结构。
2012-03-25 physics.plasm-ph
FEQIS: A free-boundary equilibrium solver for integrated modeling of tokamak plasmas
本文介绍了一种名为FEQIS的新型轴对称自由边界平衡求解器，用于托卡马克等离子体集成建模，其特点是电路连接灵活，并采用多层简化数值方案求解Grad-Shafranov方程。
2025-02-18 physics.plasm-ph
Non-Equilibrium Response of Deuterium-Tritium Fusion Plasma: Molecular Dynamics Study of Ion Tail Replenishment
最近已经提出，由于高能氘-氘离子（Knudsen层）的长的平均自由程，它们的传输可以耗尽在伽莫夫峰附近的速度分布的尾部，并且因此用于极大地降低惯性约束聚变（ICF）等离子体的产率[Molvig \emph{et al.}，\emph{Phys. Rev. Lett.}，109：095001（2012）]。聚变等离子体对离子分布尾部损失的非平衡响应的分子动力学模拟表明，平衡非常迅速地重新建立，对于$ρr > 0.01$，离子尾部补充在小于1 ps内完成。相对于福克-普朗克碰撞算符，聚变等离子体动力学的极快弛豫可以理解为将相空间分布推向麦克斯韦的大熵驱动力，并且是库仑系统的Lyupanov不稳定性的特征。计算了D（t，n）$α$聚变反应的热反应性$\langle σv \rangle$随一系列与ICF热点点火有关的密度的平衡进程的变化。
2017-08-11 physics.plasm-ph
An equilibrium model for RFP plasmas in the presence of resonant tearing modes with an application to particle and heat transport
研究了存在饱和振幅撕裂模的有限β柱形RFP等离子体的平衡问题。通过对压力和平行电流密度分布的圆柱对称分量进行适当的正则化，并将其在模态有理表面的梯度设置为零，解决了由MHD力平衡方程JxB=grad（p）的微扰分析产生的奇异性。平衡模型，它满足正则化规则的各种合理的表面，开发。与反向场实验（RFX）的实验数据进行了比较，得到了令人鼓舞的结果。该模型提供了一个简单的工具来外推的磁性数据，通常只测量在等离子体的边缘，等离子体内部。作为应用，我们给出了由重建的磁场分布计算粒子和热的随机扩散系数。
2003-09-29 physics.plasm-ph
Science Challenges in Low Temperature Plasma Science and Engineering: Enabling a Future Based on Electricity through Non-Equilibrium Plasma Chemistry
低温等离子体（LTP）的科学和技术具有将电能转化为化学反应性的动态和多功能方法，从而实现基于可再生电力（FBRE）的未来。LTP的研究连接了工程、等离子体物理、生物学和医学等不同领域，因此LTP体现了融合研究的定义。这项研究将带来可持续产品，碳中和化学品，医学进步，回收资源，先进材料，改善食品和水安全以及环境管理。如果管理得当，LTP科学有可能开发出能够将电力转化为化学反应性和新材料的技术，其规模、效率和选择性能够以可持续的方式满足快速变化的社会的需求。为了实现这些目标，必须解决重大的科学挑战，并为LTP建立一个计划性的家园。研讨会，低温等离子体科学与工程的科学挑战：通过非平衡等离子体化学实现基于电力的未来，于2016年8月在NSF举行，以制定路线图，反映LTP在控制化学反应性以实现可持续未来的背景下影响最大，回报最高的科学挑战。本报告概述了研讨会的结论。
2019-11-16 physics.plasm-ph
Quasi-static magnetic compression of field-reversed configuration plasma: Amended scalings and limits from two-dimensional MHD equilibrium
在这项工作中，几个关键的标度律的准静态磁场压缩的场反转位形（FRC）等离子体[斯宾塞，Tuszewski，和Linford，1983年]的修正从一系列的二维FRC MHD平衡数值获得使用梯度-Shafranov方程求解器NIMEQ。基于新的尺度的伸长率和磁场在分界线和壁，经验稳定的限制的压缩比，聚变增益，和中子产额进行了评估，这可能是一个更准确的估计上限的性能从FRC等离子体的磁压缩作为一个潜在的聚变能源以及中子源设备。
2022-04-17 physics.plasm-ph
Equilibrium reconstruction for Single Helical Axis reversed field pinch plasmas
单螺旋轴（SHAx）结构是强流反场箍缩（RFP）等离子体的自然状态。这些状态的特点是在核心等离子体中存在传输势垒。在这里，我们提出了一种方法来计算这些状态的平衡磁表面的无力近似，这已经实现了SHEq代码。该方法是基于叠加的零阶轴对称平衡和一阶螺旋扰动计算根据Newcomb的方程与边缘磁场测量补充。所测得的电子温度分布，软X射线发射和干涉密度测量计算的磁表面上的映射表明的平衡重建的质量。计算通量表面平均值的程序进行说明，并适用于评估的热导率分布。文中还讨论了所求得的平衡点与欧姆定律的一致性。
2011-01-11 physics.plasm-ph
Thermal equilibrium of non-neutral plasma in dipole magnetic field
长寿命结构的自组织性是长程相互作用宏观系统的显著特征之一。在均匀磁场中，非中性等离子体产生一个“热平衡“，它是一个刚性旋转框架上的玻尔兹曼分布。在这里，我们研究了非中性等离子体如何在非均匀磁场中自组织，作为一个典型的系统，我们考虑了偶极磁场。在这种广义的设置，等离子体表现出其基本机制，决定了松弛状态。绝热不变量的尺度层次是决定性的;在强绝热不变量的拓扑约束下的玻尔兹曼分布（因此，相对于脆弱不变量的均匀分布）是相关的松弛状态，它原来是一个刚性旋转的粒子团（就像在均匀磁场中一样），而密度不再均匀。
2015-03-19 physics.plasm-ph
Definition of a New Level One Test Case Measurements of Equilibrium Radiation from an Inductively Coupled Plasma in the Near-UV to Near-IR Spectral Region for a Titan-Type N2-CH4 Mixture. Preliminary Results
本文介绍了一个测试用例，使用类似的方法和实验设置比以前的测试用例TC 5 - 1级。采用电感耦合等离子体炬在大气压下产生N2-CH 4类钛等离子体（98%N2 - 2%CH4）。工作频率为64 MHz，功率为3 kW。这种装置允许获得化学和准热平衡的等离子体。光谱测量覆盖[300-800] nm范围，并在感应圈内进行。每个有趣的光谱进行校准，并比较线的光谱代码SPARTAN用于模拟的辐射发射的入口型等离子体。最后，对N_2-CH_4等离子体ICP炬中的形核现象进行了讨论。初步研究表明，在石英管上合成纳米结构的碳。
2009-11-12 physics.plasm-ph
Modelling of three dimensional equilibrium and stability of MAST plasmas with magnetic perturbations using VMEC and COBRA
已知的是，磁扰动可以减轻实验中的边缘局域模（ELM），例如MAST（Kirk等人2013 Nucl. Fusion 53 043007）。一种假设是，磁扰动引起的三维波纹的等离子体和这种波纹的等离子体具有不同的稳定性相比，剥离气球模式的轴对称等离子体。在上下对称的等离子体中已经表明，托卡马克中的磁扰动将打破等离子体的通常轴对称性，引起三维位移（Chapman等人，2012 Plasma Phys. Control. Fusion 54 105013）。我们使用VMEC（S P Hirshman和J C Whitson 1983 Phys. Fluids 26 3553）产生了一个较低的单零MAST相关等离子体的自由边界三维平衡。用于建模的电流和压力分布类似于从ELMs实验数据的轴对称分析中推导出的那些。我们专注于使用RMP线圈施加$n=3$和$n=6$磁扰动的效果。当施加全电流时，观察到超过$\pm 1$ cm的中平面位移。利用COBRA（R Sanchez et al 2000 J. Comput. 161 576-588）。
2013-12-11 physics.plasm-ph
Stepped pressure equilibrium with relaxed flow and applications in reversed-field pinch plasmas
多区域弛豫磁流体动力学（MRxMHD）已成功地在三维（3D）位形中构建平衡态。在MRxMHD中，等离子体被切割成由理想界面分隔的子体积，每个子体积都经历弛豫，从而形成岛和混沌。所得到的平衡具有跨越子体积的阶梯式压力分布。阶跃压力平衡规范（SPEC）[S.R. Hudson等人，等离子体19，112502（2012）]，以数值计算MRxMHD平衡。在这项工作中，我们已经扩展了SPEC代码来计算MRxMHD平衡与现场对齐的流动和旋转，以下的理论发展，将交叉螺旋和角动量的约束。该代码已经过收敛性验证，并与2D中的Grad-Shafranov求解器进行了比较。我们利用我们的新工具研究了反向场箍缩放电崩溃前后的流场变化，其中平行流的数据是可用的。我们发现，有希望的结果，在交叉螺旋度和角动量的约束下，平行流剖面碰撞后SPEC平衡是平坦的等离子体核心和流量的振幅匹配的实验观察。最后，我们提供了一个例子平衡与三维螺旋场结构作为有利的较低的能量状态。这将是第一个3D数值平衡，其中流动效应是自洽计算的。
2020-01-20 physics.plasm-ph
Thermodynamic State Variables in Quasi-Equilibrium Ultracold Neutral Plasma
利用经典分子动力学模拟计算了准平衡态超冷等离子体的压强和内能。库仑崩溃是避免模拟电子-离子相互作用，使用一个有吸引力的库仑势与排斥核心。我们提出了一种方法来分离的经典束缚态，这是由于重组形成的贡献，从自由电荷的贡献时，评估这些热力学状态变量。结果发现，当排斥核长度尺度足够短时，自由电荷的贡献与排斥核长度尺度的选择无关。与自由电荷的分压被发现密切遵循的单组分等离子体模型，在强耦合达到负值，而系统的总压力保持为正。这个赝势模型也适用于德拜-休克尔理论来描述弱耦合制度。
2016-11-04 physics.plasm-ph
Bayesian derivation of plasma equilibrium distribution function for tokamak scenarios and the associated Landau collision operator
在[C.DiTroia，等离子体物理和受控聚变，54，2012]中已经提出了一类参数分布函数作为聚变等离子体中带电粒子的平衡分布函数（EDF），表示中性束注入、离子回旋加速器加热场景的各向异性平衡中的超热粒子。此外，EDF也可以代表慢化$alpha$粒子和核心热等离子体群体的近各向同性平衡。这些EDF依赖于运动常数（COM）。假设轴对称系统没有平衡电场，EDF取决于环向正则动量$P_ϕ$、动能$w$和磁矩μ。在目前的工作中，EDFs获得的第一性原理和一般假设。推导是概率的，并利用贝叶斯定理。基于从磁矩和GC速度pdf获得的信息，baidu参数允许我们描述等离子体离先验概率分布函数（pdf）（例如麦克斯韦分布）有多远。一旦EDF的一般功能形式已经解决，它是如何关联的朗道碰撞算子和福克-普朗克方程，确保系统松弛对建议EDF。
2015-01-18 physics.plasm-ph
Non equilibrium velocity distributions of H- ions in H2 plasmas and photodetachment measurements
本文从理论上研究了多尖峰离子源中典型条件下负氢离子H ~-的能量分布函数。H/H_2混合物的情况下，研究了H-传输的动力学方程的Monte Carlo解。对于完全离解的H等离子体和均匀约化电场（E/N）的情况，得到了一个简单的解析模型。结果与激光光剥离实验推导出的两组分布吻合得很好，并解释了低能组作为负离子与H原子的电荷交换碰撞的效果。
2007-05-30 physics.plasm-ph
Numerical investigation into the effects of non-equilibrium plasma discharge on two-stage ignition and LTC of DME/O2/Ar Mixtures
在平面对平面的几何结构中，在76 Torr的减压下，纳秒脉冲非平衡等离子体放电对DME/O2/Ar混合物的点火特性和低温化学或LTC的影响进行了数值研究。通过一个高保真的一维多时间尺度等离子体放电模型，对二甲醚在不同温度区的两阶段点火过程进行了详细的数值研究。设定两个不同的初始温度进行比较：550 K，负温度系数区域，LTC起主导作用; 800 K，中间温度区域，LTC通常不起重要作用。结果表明，在NTC区，非平衡等离子体放电的总点火延迟时间提高了15倍，第一阶段点火的显着改善约250倍。在中温区，等离子体的加入重新激活了两阶段点火特性，总点火延迟缩短了约75倍。这一观察结果表明，在中温区，等离子体放电不仅可以增强DME的点火特性，但也改变了反应途径的反应LTC反应途径，因此，两阶段点火行为再次发生。进一步的研究表明，等离子体增强点火和LTC在中温区是非线性的。当系统的累积能量增加时，非平衡等离子体放电的增强作用达到极限。考虑到热释放的总量，优化的电压脉冲数似乎在35-40的范围内，以提供对总点火延迟时间的最有效的增强。
2018-03-19 physics.plasm-ph
Certain developments on the equilibrium of magnetized plasmas
最新的结果将提出对磁约束等离子体的稳定状态得到的常规和哈密顿方法。报告由三部分组成。第一个涉及广义Grad-Shafranov方程的推导，该方程描述了具有压力各向异性和任意方向的不可压缩等离子体流的螺旋对称平衡，并应用于直仿星器配置[1]。压力各向异性和流动对平衡特性的影响也进行了研究。第二部分对轴对称平衡程序HELENA进行了扩展，使之适用于压力各向异性和平行于磁场的流动，并构造了与ITER有关的平衡方程。在第三部分中，在扩展MHD的框架内建立了螺旋对称等离子体的哈密顿公式，扩展MHD是一个简化的双流体模型，包括霍尔离子和电子惯性贡献[2，3]。得到了四类Casimir不变量，并利用它们构造了能量-Casimir变分原理，导出了任意流动的广义扩展MHD平衡方程。然后将系统转换为Grad-Shafranov-伯努利方程的形式。此外，一个不可压缩的双贝尔特拉米平衡的例子将与直线仿星器配置。
2018-07-10 physics.plasm-ph
Plasma Equilibrium in Diamagnetic Trap with Neutral Beam Injection
针对轴对称磁镜装置中性束注入下的反磁约束模式，构建自洽等离子体平衡理论模型，结合动力学理论（热离子）与磁流体动力学（背景热等离子体），考虑两类损失并简化柱形气泡情形，得到薄过渡层数值解及GDMT装置实例。
2024-08-13 physics.plasm-ph
Solution to the Grad-Shafranov Boundary Value Problem for a Thermonuclear Plasma contained in a Toroidal Vase With a Conducting Wall under the Assumption of Constant Sources to the Equilibrium in Flux Space
本文提出了一种求解与轴对称磁约束环中等离子体平衡态有关的极向通量函数的Grad-Shafranov偏微分方程的方法，假定平衡态的源（等离子体压力的梯度和通量空间中的环向场函数的平方的一半的梯度）是恒定的，并在环形边界处满足极向通量的常值条件。该方程的解被写为特解和在具有在环面截面的中心处的极点的环面-极坐标系坐标系的变量中的最低阶的N个多极解的组合的和。
2018-09-05 physics.plasm-ph
New applications of Equinox code for real-time plasma equilibrium and profile reconstruction for tokamaks
最近开发的实时平衡代码Equinox [1]使用固定点算法[2]允许使用严格的分析方法实时识别主要的等离子体磁参数。该代码依赖于边界通量代码，提供真空容器第一壁上的通量值。通过最小二乘最小化从先前解获得的磁场与下一次测量之间的差异，代码识别非线性Grad-Shafranov方程的源项[3]。严格使用分析方程和灵活的算法提供了一个机会，可以将新的测量结果纳入稳定的磁平衡代码，并在保持相同物理模型的同时直接比较几个托卡马克之间的结果（即平衡代码中不需要铁模型）。JET和Tore Supra的平衡代码的成功实现已经发表[1]，在本文中，我们展示了使用ITER几何的Equinox代码预测运行的初步结果。
2004-11-19 physics.plasm-ph
Measurement of electron temperature in a non-equilibrium discharge of atmospheric pressure supported by focused microwave radiation from a 24 GHz gyrotron
本文研究了一种大气压微波放电，它是由24 GHz回旋管在氩气流中聚焦连续波辐射维持的。电子温度由放置在等离子体炬中的双朗缪尔探针的电流-电压曲线确定。电子温度也估计从等离子体发射光谱的框架内的日冕等离子体模型。所获得的电子温度值在测量精度范围内一致。此外，电子温度比气体温度高许多倍。这一事实使我们能够站在一个显着的非平衡大气压等离子体。
2019-09-03 physics.plasm-ph
Self-Sustained Non-Equilibrium Co-existence of Fluid and Solid States in a Strongly Coupled Complex Plasma System
复杂等离子体系统是研究非活性凝聚态物质固-液相变动力学的典型模型。同时，在某些条件下，复杂的等离子体系统也可以显示活性介质的特性，其中微米尺寸的颗粒将周围环境的能量转换为运动性，从而变得活跃。我们提出了一个详细的分析实验复杂的等离子体系统，显示的证据之间的冷结晶和热流体状态的结构，由于等离子体能量转换成运动能量的微粒在系统的中心区域的非平衡稳定共存。尘埃粒子之间的等离子体介导的非互易相互作用是中心子系统巨大加热的潜在机制，它作为一种微尺度能源，使中心子系统保持在熔融状态。基于分子动力学和粒子模拟相结合的方法对该系统进行了多尺度模拟，结果表明，在静电阱作用下，系统的强结构非均匀性使不稳定性的发展成为局部过程.我们提出了在直流辉光放电等离子体中进行的复杂等离子体系统的实验测试和详细的理论分析。
2022-08-13 physics.plasm-ph
Non-equilibrium two-fluid plasmas can generate magnetic fields and flows simultaneously
通过假设密度n在xy平面内为指数分布，电子（离子）温度在yz平面内为线性分布，提出了一种新的高度非线性双流体方程组的解析解，用以解释“种子”磁场和等离子体流的产生机理. {It证明了斜压矢量- $\nablaΨ\times\nabla T_{j}$（其中$Ψ= ln\bar{n}, \bar{n}$为归一化密度，$T_{j}$为电子和离子的温度，j = e，i）不仅能产生磁场，而且能产生等离子体流。}同时指出，电子磁流体动力学（EMHD）模型在慢时间尺度上产生磁场时，由于没有考虑离子动力学而存在不一致性。利用该模型对经典激光等离子体中磁场的大小进行了估算，与实验观测结果一致。
2011-02-15 physics.plasm-ph
Plasma Equilibrium inside Various Cross-Section Capillary Discharges
用耗散磁流体动力学模拟方法对充氢毛细管放电波导内的等离子体特性进行了建模，以分析圆形和方形截面的毛细管，这意味着方形毛细管可以用来引导圆对称的激光束。当放电的准稳态阶段达到时，毛细管轴附近的等离子体和温度具有几乎相同的轮廓的圆形和方形毛细管。利用模拟得到的磁场分布图研究了截面对电子束聚焦特性的影响。粒子追踪模拟显示，对于方形毛细管，电子束在水平和对角方向上的对称性只有轻微的影响。
2017-03-29 physics.plasm-ph
Testing thermal conductivity models with equilibrium molecular dynamics simulations of the one component plasma
平衡分子动力学模拟被用来计算的单组分等离子体（OCP）的热导率通过格林-久保形式主义在很宽的范围内的库仑耦合强度，$0.1\leΓ\le180$。这些模拟解决了以前使用平衡与非平衡方法计算之间的差异。热通量自相关函数的分析表明，需要很长的（$6\times10^5ω_p^{-1}$）时间序列来降低噪声水平，以允许$\lesssim2\%$的准确性。新的模拟为$Γ\lesssim 1$提供了第一个准确的数据。这使得能够测试传统的Landau-Spitzer理论，发现该理论与$Γ\lesssim 0.3$的模拟一致。它还使理论测试能够解决中等和强库仑耦合。两个被发现提供准确的扩展到适度的耦合制度的$Γ\lesssim 10$，但没有一个是准确的$Γ\gtrsim 10$制度的势能传输和质量流和应力之间的耦合主导热传导。
2019-08-22 physics.plasm-ph
Equilibrium radiation in a plasma medium with spatial and frequency dispersion
对等离子体介质中平衡辐射的研究表明，这种辐射的光谱能量分布不同于普朗克平衡辐射。利用量子电动力学方法，得到了带电粒子系统平衡辐射谱能量密度的一般关系式，该关系式通过考虑空间色散和频率色散的显式横向介电常数以及有限的碰撞阻尼，考虑了等离子体对平衡辐射的影响。对于无穷小阻尼的极限情况，结果与已知的表达式一致。
2019-09-11 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Destabilization of temperature-gradient-driven plasma turbulence by equilibrium $\vec{E}\times \vec{B}$ flow shear
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；UKAEA (United Kingdom Atomic Energy Authority)（英国原子能管理局）；Gridfire Inc.（Gridfire公司）
研究平衡态\(\vec{E}\times \vec{B}\)流剪切对等离子体湍流的影响，通过陀螺动力学模拟等方法，发现施加剪切会破坏自生带状流致输运上升，简化模型揭示原因，且球形托卡马克放电模拟表明环形旋转受热量注入限制。
2026-07-27 physics.plasm-ph
A comparison between detailed and configuration-averaged collisional-radiative codes applied to non-local thermal equilibrium plasma
建立了一个描述非局域热力学平衡等离子体的碰撞辐射模型。它是基于HULLAC（希伯来大学劳伦斯利弗莫尔原子代码）套件的跃迁率，在零温度辐射场假设。该模型的两个变种：第一个是配置平均，而第二个是详细的水平版本。它们之间的比较是在碳等离子体的情况下，他们表明，配置平均代码给出正确的结果为电子温度Te = 10 eV（或更高），但在较低的温度，如Te = 1 eV失败。的有效性的组态平均近似进行了讨论：直观的标准，要求的平均组态能量色散必须小于电子热能原来是一个必要的，但远远不够的条件。另一个条件的基础上的分辨率的修改速率方程系统的建议。它的效率强调在低温等离子体的情况下。最后，它表明，近阈值自电离级联过程可能会导致严重故障的配置平均形式主义。
2007-10-15 physics.plasm-ph
Primordial plasma: influence of non-ideality on equilibrium radiation
本文研究了麦克斯韦等离子体中低频区平衡辐射的渐近行为。结果表明，即使对于弱非理想等离子体，平衡辐射也可以从本质上偏离普朗克定律。从普朗克分布的偏差描述的横向介电常数，考虑到频率和空间色散。等离子体非理想性的影响随着介电常数中的非理想性参数的增大而增大。平衡辐射的光谱能量分布在可观测频率的区域内基本上发生变化。在渐近低频下，平衡辐射开始表现出幂行为而不是对数行为。结果表明，在早期宇宙的原始等离子体中，辐射的光谱能量分布可能不同于普朗克分布。
2020-04-19 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
A Cubic Micron of Equilibrium Pair Plasma?
有没有可能在实验室中用强激光脉冲产生小体积的平衡对等离子体？否。所需功率将超过10^{18} W。吸收激光能量所需的种子粒子数量将接近所需等离子体中的粒子对数量，并且它们在可见激光场中的辐射将以极高的频率发生。
1998-06-18 astro-ph physics.plasm-ph
Primordial plasma: influence of non-ideality on equilibrium radiation
本文研究了麦克斯韦等离子体中低频区平衡辐射的渐近行为。它表明，已经为弱非理想等离子体的平衡辐射可以基本上偏离普朗克定律。从普朗克分布的偏差描述的横向介电常数，考虑到频率和空间色散。等离子体非理想性的影响随着介电常数中非理想性参数的增大而增大。平衡辐射的光谱能量分布在可观测频率的区域内基本上发生变化。在渐近低的频率有转移从对数到幂行为的平衡辐射。结果表明，在早期宇宙的原始等离子体中，辐射的光谱能量分布可能不同于普朗克分布。
2020-04-13 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Collective Thomson scattering in non-equilibrium laser produced two-stream plasmas
我们通过解析、数值和实验研究了两股非平衡等离子体中的集体汤姆森散射（CTS）。在实验室天体物理学中，CTS是获得局部等离子体诊断的独特工具。虽然标准的CTS理论假设等离子体是线性的、稳定的、各向同性的和平衡的，但在与实验室天体物理学相关的高能现象中，它通常是非线性的、非稳定的、各向异性的和非平衡的。作为空间非平衡系统和天体物理等离子体的典型例子，我们对双流等离子体中的CTS谱进行了理论计算和数值模拟。仿真结果表明，直接通过CTS测量诊断双流不稳定性是可行的。为了证实非平衡态CTS分析，我们一直在开发用于实验室天体物理的高重复频率台式激光实验系统。
2022-10-20 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Self-organization of dissipative and coherent vortex structures in non-equilibrium magnetized two-dimensional plasmas
利用第一性原理微观朗之万动力学方法，研究了平面几何条件下非平衡磁化等离子体的性质。等离子体的非平衡态是由于电荷的复合和产生而维持的，本文研究了非平衡稳态磁化等离子体的内在微观结构，特别是粒子间的关联和涡旋结构的自组织。模拟已经进行了广泛的参数，包括强等离子体耦合，高电荷复合和产生率，和强烈的磁场。模拟结果表明，非平衡复合和产生过程触发了二维等离子体中远离热平衡的有序耗散或相干漂移涡旋态的形成.这是显而易见的，从不寻常的性质的二元分布和行为的库仑能量的系统，这原来是相当不同的典型的平衡态的等离子体在相同的条件下。
2010-07-04 cond-mat.other physics.plasm-ph
The fixed boundary plasma equilibrium basis for a one Gigawatt electric stellarator power plant
Gauss Fusion GmbH（高斯聚变有限公司）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Research Instruments GmbH（研究仪器有限公司）；VTT Technical Research Centre of Finland Ltd.（芬兰技术研究中心有限公司）
高斯聚变有限公司开发千兆瓦聚变发电厂，以能产生3吉瓦聚变功率的固定边界仿星器平衡为设计基础。通过0.5D建模确定要求，优化改进W7-X平衡，修改相关代码，经比较和详细建模，最终平衡满足发电厂所有必要要求。
2026-10-14 physics.plasm-ph
Non-equilibrium atmospheric-pressure plasma torch sustained in a quasi-optical beam of subterahertz radiation
研究了263 GHz回旋管聚焦亚太赫兹辐射维持的大气压连续放电。在空气的周围气氛中，在离开金属气体管的氩气流上维持朝向微波辐射传播的等离子体炬。使用高速摄像机，火炬的空间结构进行了研究，并在时间尺度上的顺序为20纳秒的时间动态进行了检查。利用可见光波段的发射光谱估算了氩原子的激发温度和电子密度。结果表明，这种类型的放电基本上是非平衡的，并且电子温度比振动温度和气体温度高许多倍，在数量级上为1.5-1.7 eV。由斯塔克加宽氢线测量的电子密度超过加热场频率的临界值。
2020-03-04 physics.plasm-ph
On the ionization equilibrium of hot hydrogen plasma and thermodynamic-consistency of formulating finite internal partition functions
在非理想氢等离子体系统中，研究和分析了化学图像中的化学相容性有限内部配分函数（IPF）问题，揭示了文献中广泛使用的化学配分函数中的不准确性和不一致性。在这里进行的分析，虽然执行的纯非理想氢等离子体的最简单的情况下，它显示了问题的所有具体特征，并可扩展到一般情况下的复杂的多组分等离子体混合物。给出了自由能构型分量可分性的判据，并给出了该问题的精确一致的表述。所提出的标准和引入的一致性制定的问题，明确在文献中的其他配方的歧义，并提供了一个更好的理解的问题。一个说明性的例子表明，所提出的一致性制定和条款的重要性，必不可少的热力学一致性，这是通常被忽视的其他作者在文献中的简单性和有效性。
2010-10-06 physics.plasm-ph
Behavior of test particles in the plasma sheath upon local bias and plasma switching
通过电力平衡重力，微粒可以被限制在适当偏置的局部电极上方的等离子体鞘中。它们的位置取决于等离子体鞘的详细结构和微粒在周围等离子体中获得的电荷，偏压开关实验揭示了微粒子的电荷和平衡位置如何随着鞘层的改变而改变条件我们观察到类似的粒子行为也在余辉的放电电极上的持续偏置电压：阻尼振荡到一个新的平衡或（加速）下降，根据偏压。
2010-10-14 physics.plasm-ph
Instantaneous charge state of Uranium projectiles in fully ionized plasmas from energy loss experiments
本文从理论上研究了铀离子在完全电离氢等离子体中的瞬时电荷态，并与90年代Hoffmann \textit{et al.}在GSI-Darmstadt进行的等离子体能量损失实验进行了比较。为此，采用了两种不同的方法来估计弹丸的瞬时电荷状态：（1）利用电离和复合截面的速率方程和（2）等离子体的平衡电荷状态公式。利用这些电离和复合截面求出了平衡电荷态，并与已有的平衡电荷态公式进行了比较。弹丸在等离子体中的平衡电荷状态并不总是能达到，它主要取决于弹丸速度和等离子体密度。因此，对弹丸装药的非平衡或瞬时描述是必要的。射弹离子的电荷状态无法测量，除非在离开靶之后，并且实验数据仍然非常稀少。因此，我们的电荷状态模型的有效性进行检查，通过比较的理论预测与能量损失的实验，作为能量损失有一个一般的二次依赖于弹丸的电荷状态。采用介质理论计算了等离子体的阻止本领，并采用Brandt-Kitagawa（BK）模型描述了弹丸的电荷分布。在这种电荷分布中，考虑了瞬时束缚电子数而不是平衡电子数。我们的理论预测与实验相比，它示出的必要性，包括瞬时电荷状态和BK电荷分布的正确的能量损失估计。计算结果还表明，初始电荷状态对估算铀离子的能量损失有很大的影响。
2016-09-12 physics.plasm-ph
State-by-state emission spectra fitting for non-equilibrium plasmas: OH spectra of surface barrier discharge at argon/water interface
应用于分子气体中的非平衡等离子体的光学发射光谱可以给出关于基本等离子体参数的重要信息，包括所研究的辐射态的旋转、振动温度和密度。为了准确地理解非平衡的旋转振动态分布从所调查的光谱没有限制的假设，一个状态的状态的温度无关的拟合程序是理想的方法。在本文中，我们提出了一种新的软件工具，为此目的，免费提供给科学界。介绍的工具提供了一个方便的方法来构建玻尔兹曼图，甚至从部分重叠的光谱，在用户友好的环境。我们应用新的软件的挑战性的情况下，在表面流光放电产生的氩/水/氩气界面三线OH光谱。在用ICCD和电学测量表征阻挡放电后，测量、分析和比较了N $_2$（C-B）和OH（A-X）光谱的空间和相位分辨转动温度。精确分析表明，相对于已发现的双玻尔兹曼分布，量子数为v' = 0，9 $\leq$ N' $\leq$ 13的OH（A）态是过布居的.我们假设，快速的振动能量转移是负责在这里首次观察到这种现象。最后，等离子体的振动温度和热态和冷态OH（A）的相对布居被空间量化和相位分辨。
2017-03-29 physics.plasm-ph
Plasma Position Constrained Free-Boundary MHD Equilibrium in Tokamaks using pyIPREQ
本研究开发了基于有限差分与格林函数法的托卡马克自由边界MHD平衡程序pyIPREQ，在PEST、IPREQ框架基础上新增多项功能，经基准验证后可用于多托卡马克装置的平衡计算与场景预测。
2025-10-03 physics.plasm-ph
The Procedure Of Examination Of The Stability Of Boundary Between Plasma And The Magnetic Field In Electroneutral Approach
发展了一种研究等离子体与磁场边界层不稳定性的方法。由于某种原因，层间平衡并不成立，而是由具有自洽电磁场的动力学方程的严格解得出的。Nicolson溶液用作平衡溶液。在此基础上，计算了模拟介质层（边界层）的介电磁导率张量。这个张量本质上不同于已知的磁致等离子体张量。从麦克斯韦方程组出发，推导出了电场扰动方程。提出了一种确定边界层扰动频散特性的方法。该理论适用于热非相对论等离子体。
2010-05-24 physics.plasm-ph
Multi-physics modeling of non-equilibrium phenomena in inductively coupled plasma discharges: Part I. A state-to-state approach
Center for Hypersonics and Entry Systems Studies (CHESS)（高超音速与进入系统研究中心）；Department of Aerospace Engineering（航空航天工程系）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本文提出氮等离子体振动-电子态到态模型，采用最大熵粗粒化降阶并与流动方程紧耦合求解，在VKI Plasmatron中揭示了其相对LTE模型的显著非平衡偏差及准稳态布居特征。
2023-10-11 physics.plasm-ph
Ethanol reforming in non-equilibrium plasma of glow discharge
详细的非平衡乙醇/氩等离子体中的主要等离子体化学过程的动力学研究的结果。结果表明，在放电初期，分子氢主要发生在乙醇抽氢反应中。随后，由活性H、CH 2 OH和CH 3CHOH和甲醛形成氢。与实验数据的比较表明，所使用的动力学机制预测以及在反应器出口处的主要物种的浓度。
2012-05-06 physics.chem-ph physics.plasm-ph
