Fluorescence measurements of expanding strongly-coupled neutral plasmas
我们报告新的详细的密度分布测量在扩大强耦合中性等离子体。利用激光诱导荧光技术，我们测定了10^5 ~ 10^9/cm ^3范围内的等离子体密度，时间分辨率极限小至7 ns。等离子体离子中的强耦合直接从荧光信号推断。强耦合的证据在晚些时候，证实了最近的理论结果。
2005-07-19 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Proton temperature-anisotropy-driven instabilities in weakly collisional plasmas: Hybrid simulations
本文用二维混合膨胀箱模拟方法研究了弱碰撞、高β等离子体中的动力学不稳定性，其中库仑碰撞模型采用Langevin方程（对应于Fokker-Planck方程）。膨胀驱动平行或垂直的温度各向异性（取决于环境磁场的取向）。对于所选择的参数的库仑碰撞是重要的驱动程序，但不足以保持系统稳定的质子温度各向异性驱动的不稳定性。在平行的温度各向异性的情况下，占主导地位的倾斜消防水带的不稳定性有效地降低了各向异性的准线性方式。在垂直温度各向异性的情况下，占主导地位的镜像不稳定性产生相干的压缩结构，散射质子和降低温度各向异性。对于这两种情况下的不稳定性产生暂时足够的波能量，使相应的（异常）输运系数占主导地位的碰撞的和他们的属性是类似的无碰撞等离子体。
2014-09-11 physics.plasm-ph physics.space-ph
Experimental Realization of an Exact Solution to the Vlasov Equations for an Expanding Plasma
本文研究了超冷中性等离子体在非弹性碰撞可以忽略的情况下的膨胀。等离子体由于电子的热压力而膨胀，并且对于初始球对称高斯密度分布，膨胀是自相似的。等离子体的大小和离子动能的测量，使用荧光成像和光谱学表明，膨胀遵循的解析解的弗拉索夫方程的膨胀等离子体。
2007-05-21 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Ion Heating in Inhomogeneous Expanding Solar Wind Plasma: The Role of Parallel and Oblique Ion-Cyclotron Waves
日冕洞的遥感观测表明，重离子比质子热，并且它们的温度是各向异性的。对快速太阳风流的现场观测为湍流阿尔文波谱、左旋极化离子回旋波和He $^{++}$ -太阳风等离子体中的质子漂移-提供了直接证据，这种漂移可通过离子的共振吸收和垂直加热产生温度各向异性。此外，预计太阳风在接近太阳的尺度上是不均匀的。用2.5维混合程序研究了非均匀等离子体中太阳风离子的加热。我们包括膨胀的太阳风在一个不均匀的等离子体背景下，结合的影响的湍流波谱Alfvénic波动和初始离子质子漂移。我们研究了这些效应对垂直离子加热和冷却的影响，以及对非均匀背景风中磁涨落谱的影响。我们发现，在等离子体中的不均匀性导致增强加热相比，均匀的太阳风，并在太阳风等离子体的斜波的显着功率的产生。膨胀引起的冷却效应对于超阿尔夫文漂移并不显著，并且当我们包括不均匀的背景密度时进一步减弱。我们重现离子温度各向异性观察和以前的模型，这是目前无论垂直冷却由于太阳风膨胀。我们的结论是小尺度的不均匀性，在内部日光层可以显着影响共振波离子加热。
2014-09-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
First Principle Description of Plasma Expansion Using the Expanding Box Model
本研究基于Vlasov方程与膨胀盒模型形式体系，首次建立了径向膨胀等离子体的第一性原理动力学描述，推导了相关矩方程，验证了动力学与MHD描述的一致性，为多尺度天体等离子体研究提供新框架。
2023-10-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Exact Solution of the Direct and Inverse Quasi-stationary Dynamo Problem in the Expanding Plasma Ball
Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）；Sternberg Astronomical Institute（斯登伯格天文研究所）；Space Research Institute of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院空间问题研究所）
研究膨胀等离子体球中发电机正逆问题，利用具有独特数学性质的微分方程，引入广义球函数精确求解，其解对从实验测量确定等离子体参数的逆发电机问题有重要价值。
2026-11-13 physics.plasm-ph physics.space-ph
Characterization of the stability and dynamics of a laser-produced plasma expanding across strong magnetic field
本研究通过大规模三维磁流体动力学模拟，探究了数十特斯拉横向磁场中激光产生等离子体的膨胀特性，揭示了磁化瑞利-泰勒不稳定性的结构作用及初始速度扰动引发的扭结运动对传播的影响，为相关领域研究提供了动力学依据。
2021-05-28 physics.plasm-ph
Electronic resonances in expanding non-neutral ultracold plasma
本文计算了非均匀非中性超冷等离子体的自然振荡谱，发现电子摩擦导致离散本征振荡，并给出共振频率对电荷不平衡和膨胀时间的依赖，与实验吻合。
2023-12-22 physics.plasm-ph
Extreme-ultraviolet light source for lithography based on an expanding jet of dense xenon plasma supported by microwaves
本文讨论了一种基于多电荷氙等离子体膨胀射流中非平衡微波放电的极紫外点状光源的概念。计算了微波辐射到EUV光的转换效率，并考虑了物理约束和未来设备的机会。特别注意捕获的自发线辐射内的辐射等离子体斑点，显着影响EUV光源的效率。
2018-10-01 physics.app-ph physics.plasm-ph
Thermal instability of an expanding dusty plasma with equilibrium cooling
我们提出了一个辐射诱导的不稳定性在膨胀的等离子体相当大的尘埃粒子和平衡冷却的存在下的分析。我们已经表明，平衡膨胀和冷却不稳定的辐射凝结模式和尘埃粒子的存在增强了这种效果。我们已经检查了我们的结果的背景下，电离，尘埃等离子体环境，如行星状星云（PNE）中发现的。结果表明，由于非静力平衡和有限平衡冷却，由热不稳定性形成的小尺度局域结构变为瞬态，这与观测结果一致。尘埃电荷的波动被发现在很大程度上抑制这些不稳定性，但鉴于没有令人信服的实验数据，不能作出明确的结论。
2007-06-28 physics.plasm-ph
Interplay of Turbulence and Proton-Microinstability Growth in Space Plasmas
本研究统计比较湍流等离子体中质子微不稳定性线性增长率与局部非线性速率，解释了线性Vlasov理论为何能约束极端温度各向异性和β值。
2022-09-21 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Anisotropy-driven collisional separation of impurities in magnetized compressing and expanding cylindrical plasmas
研究柱对称磁化等离子体压缩或膨胀时自然产生的压力各向异性对杂质输运的显著影响，发现该效应可改变方位摩擦力进而驱动杂质向核心聚集或远离，为X射线产生和磁惯性聚变中的杂质控制提供新见解。
2018-09-07 physics.plasm-ph
Kinetic simulations of electron pre-energization by magnetized collisionless shocks in expanding laboratory plasmas
在超音速等离子体流相互作用的空间和天体物理系统中，例如在太阳风、太阳风顶和超新星遗迹中，无碰撞激波是常见的特征。最近的实验能力和诊断允许对高马赫数激波进行详细的实验室研究，因此，这可以成为了解各种天体物理环境中激波动力学的一种有价值的方法。使用二维粒子模拟与库仑二元碰撞算子，我们证明了产生高能电子的机制和实验要求，在实验室高马赫数无碰撞冲击检测这一过程。我们通过参数研究表明，在激光驱动的膨胀等离子体实验中，磁化无碰撞冲击加速电子是可行的。
2020-12-02 physics.plasm-ph
Reconnection and electron temperature anisotropy in sub-proton scale plasma turbulence
磁化等离子体中亚质子尺度的湍流行为对于全面理解天体物理流（如太阳风）的能量学是非常重要的。我们研究的电子温度各向异性的形成，由于在亚质子尺度波动的湍流衰减使用二维，粒子在细胞（PIC）等离子体模拟与现实的电子质子质量比和引导场的模拟平面。近似幂律形式的涨落功率谱被建立到电子回旋半径量级。在动态磁场拓扑结构，这逐渐放松的复杂性，我们确定的X点场几何的网站上的无碰撞重联的签名。重联点通常与强平行电子温度各向异性的区域有关。连接到重联位点的磁场线的演变拓扑允许在多个空间分离的重联区域处加速的电子的空间混合。这将导致形成多峰的速度分布函数具有很强的平行温度各向异性。在一个三维系统中，支持适当的波矢量，多峰分布函数预计将是不稳定的动力学不稳定性，有助于耗散。所提出的各向异性形成机制也与空间和天体物理系统有关，其中等离子体的演化受到线性温度各向异性不稳定阈值的约束。重联位点的存在导致电子能量增益、非局域速度空间混合和强温度各向异性的形成;这证明了重联在湍流波动消散中的重要作用。
2014-01-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
Proton fire hose instabilities in the expanding solar wind
利用二维混合膨胀箱模拟方法研究了无碰撞均匀等离子体中连续驱动的平行质子温度各向异性与消防水龙带不稳定性之间的竞争。对于准径向环境磁场的膨胀驱动$T_{\mathrm{p}\|}>T_{\mathrm{p}\perp}$和系统变得最终不稳定的优势平行消防水带的不稳定性。这种不稳定性通常不能抵消诱导的各向异性，并且系统通常在之后相对于倾斜消防水龙带不稳定性变得不稳定。倾斜不稳定性有效地降低了各向异性，并且系统迅速稳定，同时产生的电磁波动的显著部分被阻尼为质子。只要磁场处于准径向方向，这种演化就会重复，电磁涨落就会累积。对于足够倾斜的磁场，膨胀驱动$T_{\mathrm{p}\perp}>T_{\mathrm{p}\|}$并使系统相对于消防水龙带不稳定性进入稳定区域。
2017-01-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Double layer formation in the expanding region of an inductively coupled electronegative plasma
在含$\text{Ar}/\text{SF}\_6$混合气体的电感耦合等离子体的膨胀区观察到了双电层。在纯氩气或低于几个百分比的$\text{SF}\_6$级分中未观察到DL。它们存在于广泛的功率和压力范围内，尽管它们仅在电负性的小窗口内稳定（通常在1 mTorr下在$\text{SF}\_6$的8\%和13\%之间），在更高的电负性下变得不稳定。它们似乎形成在源管和扩散室之间的边界处，并且充当上游（在源中）的高电子密度、高电子温度、低电负性等离子体和下游的低电子密度、低电子温度、高电负性等离子体之间的内部边界（幅度大约为1.5 $\frac{kT\_e}{e}$）。
2015-04-09 physics.plasm-ph
Electron trapping in freely expanding ultracold neutral plasmas
我们报告的自感电子捕获发生在一个超冷的中性等离子体，设置为自由膨胀。在等离子体的早期阶段，离子没有被热化，遵循高斯空间分布，为最冷的电子提供捕获。在目前的工作中，我们提供了一个理论模型描述的静电势和进行分子动力学模拟，以验证我们的研究结果。我们表明，在强约束制度，等离子体的潜力是一个Escheras-Fermi型，类似的情况下，重原子物种。粒子的数值模拟空间分布证实了这一说法。我们还从模拟中提取了电子温度和耦合参数，从而得到了瞬态的电子温度-费米能级的持续时间。
2018-04-19 physics.plasm-ph
Axisymmetric equilibria with pressure anisotropy and plasma flow
本文导出了具有各向异性压力和任意方向不可压缩流的轴对称环形等离子体平衡的广义Grad-Shafranov方程。该方程包括六个自由表面函数和恢复已知的梯度Shafranov方程在文献中，以及通常的静态，各向同性的。广义方程的形式表明，压力各向异性和流量的平衡作用相加。此外，两套解析解，一个扩展的Solovev一个等离子体到达分界线和扩展的Hernegger-Maschke一个等离子体周围的一个固定的边界拥有一个X-点，构造，特别是在相关的ITER和NSTX托卡马克。此外，压力各向异性和等离子体流对这些平衡的影响进行了检查。事实证明，取决于各向异性函数的最大值和形状，各向异性可以表现为顺磁性或抗磁性。此外，在大多数情况下，考虑的各向异性和流量有更强的影响NSTX平衡比ITER的。
2016-03-01 physics.plasm-ph
A Relativistic Plasma Polarizer: Impact of Temperature Anisotropy on Relativistic Transparency
三维粒子模拟表明，相对论热等离子体的增强透明度对能量如何在不同自由度之间分配很敏感。对于各向异性电子分布，传播特性，如临界密度，将取决于电磁波的极化。尽管在这样的等离子体中发生了韦伯不稳定性，但各向异性可以持续足够长的时间以影响激光传播。然后，该等离子体可以用作偏振器或波片，以显著地改变脉冲偏振。
2014-12-05 physics.plasm-ph
Adaptive critical balance and firehose instability in an expanding, turbulent, collisionless plasma
使用混合动力学粒子模拟，我们研究了膨胀的，无碰撞的，磁化等离子体中的强Alfvénic湍流持续驱动的演变。由等离子体膨胀产生的温度各向异性（以及随之而来的平均磁场强度的降低）逐渐降低了场线的有效弹性，导致Alfvénic波动的线性频率和剩余能量的降低。作为响应，这些波动修改它们的相互作用和空间各向异性，以保持它们的特征线性和非线性频率之间的逐尺度“临界平衡”。最终等离子体变得不稳定，动力学消防水龙带不稳定性，激发快速增长的离子拉莫尔尺度的磁波动。随之而来的粒子的俯仰角散射保持边缘稳定附近的温度各向异性，即使作为湍流等离子体继续扩大。由此产生的平行和垂直温度的演变不满足双绝热守恒定律，但准确地描述了一个简单的模型，包括异常散射。我们的研究结果有影响，了解各种热，稀，天体物理等离子体中的宏观和微观尺度物理之间的复杂相互作用，并提供有关功率谱，剩余能量，离子拉莫尔尺度的光谱断裂，和非麦克斯韦功能的离子分布函数，可以通过在高β地区的太阳风的测量进行测试的预测。
2021-11-12 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Kinetic simulation of magnetic field generation and collisionless shock formation in expanding laboratory plasmas
最近的激光等离子体实验观测和研究了与磁化天体物理等离子体有关的一些基本物理过程，包括磁重联、无碰撞冲击和由韦伯不稳定性产生的磁场，为实验室天体物理学开辟了新的实验平台。我们开发了一个完整的动力学模拟模型的第一原理模拟这些系统，包括磁场的动态-磁场产生的比尔曼电池效应或韦伯不稳定性;平流的离子流，霍尔效应，能斯特效应;和破坏的领域耗散机制。动力学模拟，最近的实验，和天体物理等离子体之间的缩放，描述系统的关键无量纲参数。首先，模拟比尔曼电池磁场产生等离子体从薄目标扩展。两个相邻羽流的烧蚀导致形成一个电流片作为相对的比尔曼产生的领域碰撞，模拟最近的激光驱动的磁重联实验。其次，我们模拟最近的实验无碰撞磁化冲击产生，通过扩大活塞等离子体到预磁化的环境等离子体。对于所考虑的参数，Biermann效应在弯曲的激波阵面中产生额外的磁场，从而增加激波粒子反射。这两种情况下，等离子体与磁场的相互作用中的动力学过程的重要性，并打开机会，基准这些重要的过程，通过比较的理论和实验。
2017-12-01 physics.plasm-ph
Interpreting Power Anisotropy Measurements in Plasma Turbulence
本文导出了湍流脉动中功率各向异性与波矢各向异性之间的关系。这可以用来解释等离子体湍流测量，例如在太阳风。如果涨落的形状是各向异性的，那么在平行于和垂直于磁场的方向上的谱中的离子陀螺仪断点将不会在相同的频率处发生，并且对于电子陀螺仪断点也是类似的。当用各向异性湍流理论解释太阳风观测时，这是一个重要的考虑因素。模型磁场功率谱假设一个级联的临界平衡阿尔芬波在惯性范围和动力阿尔芬波的耗散范围。功率各向异性随尺度的变化与现有的太阳风测量进行了比较，并讨论了相似性和差异。
2010-02-22 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Fusion yield of plasma with velocity-space anisotropy at constant energy
速度空间各向异性可以显著地改变聚变反应性。这种修改的性质和幅度取决于等离子体温度，以及如何引入各向异性的细节。对于与熔合横截面的峰值相比足够冷的等离子体，各向异性分布倾向于具有比具有相同热能的各向同性分布更高的产率。在较高的温度下，相反，各向同性分布具有最高的产率。然而，这种行为的细节取决于该分布与各向同性麦克斯韦分布的不同。本文描述了具有与三维各向同性麦克斯韦分布相同的能量分布的各向异性分布函数类的各向异性对熔合产额的影响，并将这些结果与双麦克斯韦分布的产额进行了比较。在许多情况下，特别是对于稍低于反应堆状态温度的等离子体，各向异性的影响可能是实质性的。
2021-05-10 physics.plasm-ph
Axisymmetric equilibria with pressure anisotropy and plasma flow
在这篇硕士论文中，我们研究了压力各向异性和任意方向的不可压缩流对磁约束轴对称环形等离子体平衡性质的影响。主要的新颖的贡献是推导出一个相关的广义梯度Shafranov方程。该方程包括六个自由表面函数和恢复已知的梯度Shafranov方程在文献中，以及通常的静态，各向同性的。广义方程的形式表明，压力各向异性和流量的平衡作用相加。此外，两套解析解，一个扩展的Solovev一个等离子体到达分界线和扩展的Hernegger-Maschke一个等离子体周围的一个固定的边界拥有一个X-点，构造，特别是在相关的ITER和NSTX托卡马克。此外，压力各向异性的影响，通过假设是均匀的磁表面上的各向异性函数，和等离子体流，通过Alfvenic马赫函数的变化，对这些平衡进行检查。事实证明，取决于各向异性函数的最大值和形状，各向异性可以表现为顺磁性或抗磁性。此外，在大多数情况下，考虑的各向异性和流量有更强的影响NSTX平衡比ITER的。我们推测这些效应可能对等离子体的稳定性和输运产生影响，并在托卡马克向改进约束机制的过渡中发挥作用。
2016-08-14 physics.plasm-ph
Electron Temperature Evolution in Expanding Ultracold Neutral Plasmas
我们用超冷中性等离子体的自由膨胀作为电子温度的时间分辨探针。结合离子膨胀速度的实验测量和数值模拟表征了从低初始γ_e的弹性碰撞区域（主要是电子的绝热冷却）到高初始γ_e区域（非弹性过程急剧加热电子）的过渡。我们确定的时间尺度和各种过程的相对贡献，并首次在超冷中性等离子体中的辐射衰变和无序诱导的电子加热的重要性实验。
2007-05-23 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Collisionless Larmor Coupling and Blob Formation in a Laser-Plasma Expanding into a Magnetized Ambient Plasma
University of California–Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（应用光学实验室，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，ENSTA，巴黎理工学院）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究通过激光驱动超阿尔芬等离子体流在磁化环境中扩展，揭示无碰撞朗之万耦合导致等离子体团块形成的过程及离子加速机制。
2026-02-03 physics.plasm-ph
Spontaneous generation of a temperature anisotropy in a strongly coupled magnetized plasma
磁场最近被证明可以增强强关联等离子体中的场平行热传导，而交叉场传导则被降低。在这里，我们表明，在这样的等离子体中，磁场具有抑制场平行和交叉场温度分量之间的各向同性过程的附加效果，从而导致出现强和长寿命的温度各向异性时，等离子体局部扰动。一个扩展的热方程示出准确地描述这个过程。
2016-11-04 physics.plasm-ph
Relaxation to non-equilibrium in expanding ultracold neutral plasmas
我们调查的强相关离子动力学和耦合程度实现的自由膨胀超冷中性等离子体的演变。我们表明，离子库仑耦合参数$Γ_{\rm i}$在膨胀的后期阶段显着增加，达到强耦合制度，尽管众所周知的初始下降的$Γ_{\rm i}$，为了统一由于无序诱导加热。此外，我们制定了一个合适的措施的相关性和显示th在$Γ_{\rm i}$计算的离子温度和密度反映了系统的有序程度，如果它是足够接近准稳态。然而，在稍后的时间，等离子体云的膨胀变得比相关性的弛豫更快，并且系统不再达到热力学平衡。
2005-03-01 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Magnetic field generation and amplification in an expanding plasma
用粒子模拟方法研究了具有垂直电子密度和温度梯度的等离子体中磁场B的形成。当系统尺寸L与离子趋肤深度di相当时，B ~ di/L符合Biermann电池效应。然而，当L/di较大时，电子温度各向异性引起的韦伯不稳定性取代了Biermann不稳定性，成为B的主要产生者。韦伯产生的场在有限振幅（等离子体β \approx 100）处饱和，与L无关。如Schekochihin等人所预测的，低于电子拉莫尔半径尺度的磁能谱很好地符合斜率为-16/3的幂律，占星术。J. Suppl. Ser 182，310（2009）中。
2014-05-02 physics.plasm-ph
Relationship between polytropic index and temperature anisotropy in space plasmas
本文建立了多变指数和温度各向异性之间的理论关系，可以表征空间等离子体。推导是基于粒子的动能与各向异性卡帕分布描述的速度之间的相关性。相关系数取决于速度分布函数的有效维数，其形状由环境磁场引起的温度各向异性决定;另一方面，有效维数直接取决于多方指数。通过分析得出了相关系数、速度空间有效维数、多变指数与温度各向异性比之间的关系。此外，数据和统计分析进行测试的理论发展模型的应用，在太阳风质子等离子体附近的1 AU。导出的理论关系是在良好的协议与观测，表明绝热多方指数的最低和经典值发生在各向同性的情况下，而较高的指数表征各向异性等离子体。最后，进一步讨论了考虑（i）非绝热多方行为和（ii）更一般的分布的理论的可能扩展。
2020-12-24 physics.data-an physics.plasm-ph physics.space-ph
Experimental Investigation of New Method of Energy Generation in Plasma Devices caused by Existence of Physical Space Global Anisotropy
对与宇宙学矢量势有关的一种新的相互作用进行了实验研究。在此基础上，研究了利用等离子体发生器产生能量的新方法。给出了实验结果，并对实验中的误差进行了全面的分析。
2000-04-26 physics.plasm-ph
Temporal and Spatial Turbulent Spectra of MHD Plasma and an Observation of Variance Anisotropy
从时间和空间磁涨落谱两个方面分析了MHD湍流的本质。在斯沃斯莫尔球形马克实验（SSX）的MHD风洞中产生了磁湍流等离子体。磁波动的功率被投射到垂直和平行于局部平均场的方向上;这些量的比率显示了方差各向异性的存在，其作为频率的函数而变化。磁，速度和密度谱之间的比较也表明，观察到的湍流的能量主要是由等离子体生产过程中产生的磁场播种。直接空间谱使用多通道诊断构造，并用于与使用泰勒假设转换为空间尺度的频谱进行比较。由于离子惯性长度尺度物理的观察耗散的证据也进行了讨论，以及实验室实验可以发挥的作用，在理解湍流通常研究空间设置，如太阳风。最后，所有的湍流结果显示比较相当不错的霍尔MHD模拟实验。
2014-04-13 physics.plasm-ph physics.space-ph
Experimental investigation of double layers in expanding plasmas
在一个由一个源室和一个较大的膨胀室组成的等离子体反应器中观察到了双电层。在低等离子体电位区，使用减速场能量分析仪，其特征在于跨DL产生的正离子束。在正电性气体中，DLs在0.1和1毫托之间的非常低的压力下形成，等离子体膨胀由强烈发散的磁场迫使。DL保持静态，对边界条件的变化具有鲁棒性，并且其位置与磁场线相关。DL两端的电压降随着压力的降低而增加，即，随着电子温度在0.17 mTorr下增加到20 V左右。在没有磁场的电负性气体中，在0.5至10 mTorr的更大压力范围内也观察到DL。电负性DL的实际轮廓对外部参数和侵入元素非常敏感，并且它们在高负离子分数下传播。静电探针测量和激光诱导光剥离显示在所有等离子体参数的不连续性电子密度，电子温度，负离子分数在DL位置。电负性DL两端的电压降约为8 V，与气体压力无关，因此与电子温度无关。
2015-05-23 physics.plasm-ph
Experimental investigations of spatial distribution anisotropy of pulsed plasma generator radiation
实验研究结果的等离子体发光度（集成相对于时间和石英传输带光谱）的脉冲等离子体发生器取决于其轴的空间位置，提出。结果表明，等离子体辐射强度的空间分布具有明显的各向异性特征，即在等离子体发生器轴向存在一个圆锥，在该圆锥上等离子体辐射强度达到峰值。基于宇宙学矢量势$\bf{A}_g$的存在所引起的空间全局各向异性的假设，给出了对所得结果的可能解释。证明了矢量$\bf{A}_g$在第二赤道坐标系中有下列坐标：赤经$α= 293^\circ \pm 10^\circ$，赤经$δ= 36^\circ \pm 10^\circ$。实验结果与以前确定$\bf{A}_g$方向的实验结果一致。
2001-02-28 physics.plasm-ph
Hollow density formation in magnetically expanding helicon plasma
对螺旋等离子体装置的源室和膨胀室径向密度分布的测量表明，源室的径向密度分布始终是中心峰值，而在发散磁场附近的膨胀室中，密度分布在磁场的临界值以上变为中空。这个值对应于电子和离子都被磁化的值。温度分布总是在轴外达到峰值，并且在源室和膨胀室中的峰值位置处都发现了尾电子。由于梯度B漂移，尾电子在膨胀室中的方位角方向上的旋转产生更多的离轴电离，并产生中空密度分布;然而，如果离子没有被磁化，则额外的电离不会导致中空。
2018-02-20 physics.plasm-ph
Electron Weibel instability and~quasi-magnetostatic structures in~an~expanding collisionless plasma
本研究针对膨胀无碰撞等离子体中的电子Weibel型不稳定性，结合不同外磁场、热电子注入形式及背景等离子体条件，通过粒子模拟揭示电流结构演化规律，可为实验室和空间等离子体的电流成丝及磁湍流问题研究提供支撑。
2023-12-09 physics.plasm-ph
Precursor Solitons in Plasma Flow Past Charged Obstacles: Role of Obstacle Bias and Ion Temperature Anisotropy
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）
通过二维静电PIC模拟，研究等离子体流经吸收性带电障碍物时离子声波前驱孤子的形成，发现离子温度各向异性可在朗道阻尼抑制孤子的条件下促进前驱结构生成，正偏压板产生上游密度脉冲，负偏压板仅产生尾迹响应。
2026-06-02 physics.plasm-ph
Pressure anisotropy and viscous heating in weakly collisional plasma turbulence
本文利用基于漂移动理学的简化流体模型研究弱碰撞阿尔芬湍流中的压强各向异性效应，发现黏性加热耗散四分之一到二分之一的级联功率且对等离子体β和离子-电子温度比不敏感，并提出“磁不可变性”机制将黏性加热限制在强迫尺度附近，结果与混合动理学模拟吻合良好。
2023-07-07 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Ultrafast Electron Cooling in an Expanding Ultracold Plasma
等离子体动力学关键取决于密度和温度，因此，良好控制的实验实现是理论模型的基本基准。超冷等离子体的形成可以通过由单个飞秒激光脉冲电离微米尺寸体积的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）中的可调数量的原子来触发。大的密度结合极低的温度的BEC产生一个最初的强耦合等离子体在迄今为止未探索的制度桥接超冷中性等离子体和电离的纳米团簇。在这里，我们报告的超快冷却的电子，被困在轨道轨迹上的远程库仑势的密集的离子核心，冷却速率为400 K/ps。此外，我们的实验设置授予直接访问的电子温度，从5250 K松弛到低于10 K在不到500 ns。
2021-02-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.plasm-ph
Particle-in-Cell Methods for Simulations of Sheared, Expanding, or Escaping Astrophysical Plasma
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Royal Belgian Institute for Space Aeronomy（比利时皇家空间气动力学研究所）；University of Maryland（马里兰大学）；The University of Osaka（大阪大学）
本文提出改进的PIC方法，用于模拟剪切、膨胀和逃逸等天体物理等离子体，提供数值细节和通用粒子推动器以提高模拟准确性。
2026-02-17 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Experimental and Theoretical Study of Flow Dynamics of Expanding Hydrogen Plasma from an ECR Plasma Source
Department of Energy Science and Engineering, IIT Delhi（印度德里理工学院能源科学与工程系）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）
本研究通过实验和理论分析，揭示了ECR氢等离子体膨胀中的第二电离区及其产生的双电层和暖电子群，阐明了流动动力学机制。
2026-09-23 physics.plasm-ph
Vlasov simulations of multi-ion plasma turbulence in the solar wind
采用混合Vlasov-Maxwell模拟方法研究了由质子、α粒子和流体电子组成的二维湍流多离子等离子体中动力学效应的作用。在典型的太阳风环境条件下，在湍流衰减的情况下，数值计算结果表明，两种离子的速度分布函数都偏离了典型的热平衡构型。这些非麦克斯韦特征通过对质子和α粒子的温度各向异性的统计分析来量化，在由局部磁场给出的参考系中。各向异性被发现是较高的高磁应力的区域。这两种离子物种表现出优先垂直加热，虽然各向异性是更明显的α粒子，根据太阳风的观测。此外，α粒子的各向异性与质子各向异性相关，并且还取决于两种物质之间的局部差分流。粒子分布函数存在明显的畸变，沿局部磁场方向产生凸起。在这些数值模拟恢复的物理现象再现非常常见的测量湍流太阳风，这表明多离子弗拉索夫模型构成了一个有效的方法来理解复杂的动力学效应的性质在天体物理等离子体。
2012-07-23 physics.plasm-ph physics.space-ph
Multi-scale magnetic field structures in an expanding elongated plasma cloud with hot electrons subject to an external magnetic field
我们进行3D和2D PIC模拟的磁化等离子体的膨胀，最初均匀地填充半空间，并包含一个半圆柱形区域的加热电子沿等离子体边界的表面拉长。例如，这种几何形状与飞秒激光束在准圆柱形聚焦下对平面目标的烧蚀有关。我们发现非均匀等离子体-真空间断的衰减受平行于其边界的外部磁场的强烈影响。我们观察到各种瞬态现象，包括电子的各向异性散射和随之而来的韦伯不稳定性，并揭示所产生的磁场和电流，包括多个飞离灯丝的z箍缩型和缓慢发展的电流片不同的方向的各种空间结构。自生磁场的大小可以是外部磁场的量级或显著超过外部磁场的量级。这种现象预计将出现在激光和宇宙等离子体中，包括行星磁层和恒星日冕拱中的爆炸过程。
2022-03-14 physics.plasm-ph
Numerical equilibria with pressure anisotropy and incompressible plasma rotation parallel to the magnetic field
等离子体旋转可以影响托卡马克向先进约束区的转变。此外，为了达到聚变温度，现代托卡马克依靠辅助加热方法。这些方法在等离子体中产生压力各向异性。对于具有压力各向异性的不可压缩旋转，平衡由广义Grad-Shafranov（GGS）方程和有效压力$\bar{p}=(p_\parallel+p_\perp)/2$的解耦Bernoulli型方程控制，其中$p_\parallel$（$p_\perp$）是平行（垂直）于磁场的压力张量元素。在等离子体旋转方向平行于磁场的情况下，GGS方程可以转化为与GS方程形式相同的方程。在这项研究中，通过利用上述属性的GGS方程的平行等离子体旋转，我们构建了ITER的数值平衡，通过扩展HELENA，平衡固定边界求解器，并检查旋转和各向异性的影响，对某些平衡量。主要结论是，在旋转中加入压力各向异性，可以使平衡量在更大的范围内形成轮廓，从而有利于约束，并可以扩展对应于更高值的马赫数的参数空间。此外，压力各向异性的平衡量的影响是强于旋转，对于大多数的量检查。对于压力分量，压力各向异性的影响是相同的，无论功率是平行还是垂直于磁表面沉积，因此意味着没有优选的加热方向，而对于电流密度，平行于磁表面的加热似乎有利于电流梯度驱动的不稳定性。
2020-09-22 physics.plasm-ph
Weibel- and non-resonant Whistler wave growth in an expanding plasma in a 1D simulation geometry
该研究通过一维粒子模拟，发现膨胀等离子体中由热各向异性驱动的Weibel型与哨声波非共振增长，且振幅可探测。
2024-02-06 physics.plasm-ph
Collisionless stationary states of a stratified plasma in an expanding magnetic tube with stochastic heating
LIRA, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, Université Paris Cité, CY Cergy Paris Université, CNRS（巴黎天文台，PSL大学，索邦大学，巴黎西岱大学，塞吉-蓬图瓦兹大学，法国国家科学研究中心）；Mullard Space Science Laboratory, University College London（穆拉德空间科学实验室，伦敦大学学院）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）
研究存在膨胀磁场时太阳上层大气的无碰撞动力学结构，从弗拉索夫方程推导相关解析表达式，分析能量和磁矩守恒等产生的影响，给出标度律并验证，为研究磁场膨胀对弱碰撞恒星日冕结构的作用建立理论框架。
2026-10-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Excitation of whistler-mode waves by an electron temperature anisotropy in a laboratory plasma
本文通过受控实验室实验证实电子温度各向异性不稳定性可激发哨声模波，并结合粒子模拟揭示其周期性激发源于投掷角散射与能量注入共同作用的自调节过程，为理解近地空间哨声辐射机制提供了直接实验依据。
2025-04-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
Observations of Pressure Anisotropy Effects within Semi-Collisional Magnetized-Plasma Bubbles
磁化等离子体相互作用在天体物理和实验室等离子体中普遍存在。各种物理效应已被证明是重要的碰撞等离子体流的影响，相反的磁场，然而，实验验证的相互作用区域内的机制仍然难以捉摸。在这里，我们讨论了激光等离子体实验，实验结果证实，比尔曼电池产生的磁场平流的能斯特流和各向异性压力效应占主导地位，这些流动中的重联区。这些领域映射使用时间分辨质子探测在多个方向。各种实验，建模和分析技术表明，在半碰撞，高$β$等离子体的各向异性压力的重要性，导致减少的幅度相比，电阻过程中的重连领域。各向异性压力动力学在无碰撞等离子体中至关重要，但在碰撞等离子体中往往被忽略。我们发现，压力各向异性是必不可少的，在维持相互作用层，重新分布磁场，甚至半碰撞，高能量密度物理（HEDP）制度
2020-10-19 physics.plasm-ph
Density jump as a function of magnetic field strength for parallel collisionless shocks in pair plasmas
无碰撞激波遵循朗肯-雨果纽跳跃条件，达到很好的近似。然而，对于平行于磁场传播的激波，磁流体力学指出激波的性质与磁场强度无关，而最近的Particle-in-Cell模拟揭示了这种激波在无碰撞状态下的磁流体力学行为的显著偏离。发现这种偏离是由下游压力中的场驱动各向异性引起的，但这种各向异性对场强的函数依赖性尚未确定。在这里，我们提出了一个非相对论模型的等离子体演化通过冲击波阵面，允许推导的下游各向异性的场强。我们的方案假设双绝热演化的一对等离子体通过冲击波阵面。因此，垂直温度是守恒的。如果产生的下游是稳定的，那么等离子体保持在这种状态。如果不稳定，它会向消防水管稳定性阈值迁移。在这两种情况下，守恒方程，连同有关的假设上的温度，允许一个完整的确定的下游各向异性的场强。
2018-10-16 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Two typical collective behaviors of the heavy ions expanding in cold plasma with ambient magnetic field
我们用数值方法研究了大尺度下重离子在冷背景等离子体中膨胀的演化过程。在仅穿越重离子初始总质量不同的条件下，识别出两种典型的重离子集体行为。我们的工作表明，不同的初始总质量的重离子能够诱导完全不同的集体行为的等离子体。模拟是通过混合模型，其中的离子和电子被视为经典粒子和无质量流体，分别。由于电、磁力作用于重离子的不平衡，这些粒子在后期会演化成不同的集体模式。这些图案表现出相当不同的停止行为的移动离子和相反的漂移方向的电子流体在边缘的膨胀等离子体。进一步的数值计算和解析计算表明，这种不平衡不仅与等离子体离子的数密度有关，而且与磁场的空间变化有关。我们的工作揭示了重离子的集体行为是高度非线性的，这种非线性能够在大尺度上诱发系统演化的不同现象。
2021-04-08 physics.geo-ph physics.plasm-ph
Pitch Angle Anisotropy Controls Particle Acceleration and Cooling in Radiative Relativistic Plasma Turbulence
自然界中最强大的高能量源能够将粒子加速到高能量，并在极短的时间尺度上将其辐射出去，甚至比系统的光穿越时间还要短。尽管有大量的辐射损失，但目前还不清楚是什么物理过程可以产生如此有效的加速。通过辐射粒子模拟，我们表明，磁占主导地位的湍流对等离子体受到强同步辐射冷却产生一个非热粒子光谱硬幂律范围内（斜率$p \sim 1$）在几个涡流周转时间。小俯仰角粒子在突然冷却之前，可能会大大超过标称的辐射反应极限。随着时间的推移，粒子谱变得更硬（$p < 1$），这是由于粒子冷却与能量相关的俯仰角各向异性。得到的同步加速器光谱是硬的（$νF_ν\propto ν^s$和$s \sim 1$）。我们的发现对于理解高能天体物理源的非热发射具有重要意义，最值得注意的是来自蟹状星云的伽马射线暴和伽马射线耀斑的瞬发阶段。
2021-09-06 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Magnetothermal instabilities in magnetized anisotropic plasmas
利用由Vlasov方程导出的理想各向异性无碰撞等离子体的输运方程，分析了无碰撞磁化等离子体的压力各向异性对磁热（MTI）和热流驱动浮力（HBI）不稳定性的影响.我们计算的色散关系和这些不稳定性的存在下的背景热通量和静压各向异性的配置的增长率，发现当热传导作用的频率远大于系统中的任何其他频率（即弱磁场）的压力各向异性没有影响的MTI/HBI，提供的各向异性的程度是小的。相反，当这种时间尺度的顺序不适用时，不稳定性标准取决于压力各向异性。具体而言，在各向异性的情况下的不稳定性的增长时间可以是几乎一个数量级小于其各向同性对应。我们的结论是，在压力各向异性存在的等离子体MTI/HBI修改。然而，在低磁场和小各向异性的环境中，如ICM，从16矩方程的近似下所考虑的结果是类似于从理想MHD所获得的。
2011-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.plasm-ph
Observation of extreme-ultraviolet light emission from an expanding plasma jet with multiply-charged argon or xenon ions
我们报告的第一个直接演示的可能性，以产生极紫外（EUV）辐射与高功率微波支持的多电荷离子的稠密等离子体的自由膨胀射流。在18- 50 nm波长处，氩和氙的发射功率约为20 W，氙的发射功率在13- 17 nm波长处为0.3 W。具有峰值电子密度高达$3\times 10^{16}\,$ cm $^{-3}$和特征尺寸为$150\,μ$ m的放电由最近开发的回旋管的聚焦辐射支持，该回旋管具有独特的特性，在250 GHz下输出功率为250 kW，以相对长（50 $\,μ$ s）的脉冲模式操作。这些实验结果的放大为开发一个点状千瓦级EUV源的高分辨率光刻能够满足微电子工业的要求。
2018-07-19 physics.app-ph physics.plasm-ph
Multi-region relaxed magnetohydrodynamics with anisotropy and flow
我们提出了一个扩展的多区域弛豫磁流体力学（MRxMHD）平衡模型，包括压力各向异性和一般等离子体流动。这种各向异性扩展到我们以前的各向同性模型的动机是孙和芬兰的模型放松各向异性磁流体动力学平衡。我们证明，随着等离子体区域的数量变得无穷大，我们的各向异性扩展MRxMHD减少到各向异性理想MHD与流动。我们的MRxMHD模型的连续嵌套通量面极限是各向异性等离子体平衡与一般流场的第一个变分原理。
2014-05-01 physics.plasm-ph
