A new technique for tokamak edge density measurement based on microwave interferometer
提出了一种测量高温等离子体边缘密度的新方法--限幅阴影微波干涉仪（MILS）。诊断技术的基础上测量的相位和功率的微波束通过切向边缘等离子体的变化。波的传播涉及折射、相位变化和光束部分的进一步干涉的不同组合。一个3D模型被构造为MILS的综合诊断，并允许探索这种广泛的波传播制度。诊断参数，如发射器和接收器天线的尺寸、频率和配置，应加以平衡，以满足测量的目标范围和位置。因此，它可以根据不同的条件进行调整，在这里，我们选择了一个例子来评估诊断概念，这个例子被认为适用于ASDEX升级托卡马克边缘的~10^15 - 10^19 m ^-3密度。基于适合于实验密度近似的具有固定径向形状的密度分布，建立了合成诊断测量数据库。利用所建立的数据库进行密度剖面重建的遗传算法genMILS，数值误差很小。当密度大于10^17 m ^-3时，估计约为5 - 15%。因此，新的诊断技术（与专用的数据处理算法）在实际应用中具有很大的潜力，在广泛的密度范围内，具有较低的数值误差，所以总误差和密度估计精度预计将由实验不确定性定义。
2021-12-09 physics.plasm-ph
Using Three-Body Recombination to Extract Electron Temperatures of Ultracold Plasmas
三体复合是等离子体中一个重要的碰撞过程，在电子温度较低时会急剧增加，其可接受的标度为T_e^-9/2。我们测量三体复合在超冷中性氙等离子体中通过检测复合产生的里德伯原子使用微波电离技术。与公认的理论（预计将适用于弱耦合等离子体）和我们测得的速率，我们提取的等离子体温度，这是在合理的协议与以前的测量早期的等离子体寿命。由此产生的电子温度表明等离子体继续冷却到低于1 K的温度。
2007-06-18 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Plasma Confinement State Classification via FPP Relevant Microwave Diagnostics
本文提出一种仅用ECE信号的简约机器学习方法，通过径向基函数特征提取和梯度提升分类器，在聚变发电厂中实现L模与H模约束状态的高准确率分类（平均96%），验证了受限诊断下实现稳健控制的可行性。
2025-10-15 physics.plasm-ph
Prospects for a dominantly microwave-diagnosed magnetically confined fusion reactor
与目前的实验相比，托卡马克和仿星器反应堆将承受更高的热负荷、溅射、侵蚀和随后的涂层、氚滞留、更高的中子通量和一些辐射效应。此外，中性束在托卡马克反应堆中的穿透将仅限于等离子体边缘。因此，对今天等离子体的几种光学、基于束的和磁诊断可能不适用于明天的反应堆，但目前的讨论表明，反应堆可以在很大程度上依赖于微波诊断，包括基于模式转换和集体汤姆森散射的技术。
2017-01-11 physics.plasm-ph
Combined Microwave and Laser Rayleigh Scattering Diagnostics for Pin-to-Pin Nanosecond Discharges
在这项工作中，通过微波瑞利散射（MRS）和激光瑞利散射（LRS）的组合测量的时间衰减的电子产生的大气针到针纳秒放电工作在火花制度。由于纳秒脉冲的初始能量沉积，在电子衰变的时间尺度上发生局部气体密度的变化。因此，当从MRS测量中提取电子数数据时，恒定碰撞频率的假设不再适用。为了重新校准整个电子衰变期间的MRS测量，在事件持续时间内进行局部气体密度的时间分辨LRS测量。局部气体密度被测得为30%的环境水平，在电子衰变的后期阶段，并恢复在约1毫秒后的放电。另外还观察到一个速度约为500 m/s的冲击波阵面。结合通过时间分辨ICCD成像进行的等离子体体积校准，给出了电子数和电子数密度的校正衰减曲线，测得的峰值电子数密度为4.5*10^15 cm^-3，衰减速率约为0.1-0.35*10^7 s^-1。混合MRS和LRS诊断技术可以应用于大气压微等离子体中的数气体密度的变化，预计由于在放电中的能量沉积的广谱。
2021-04-07 physics.plasm-ph
Thomson and Collisional Regimes of In-Phase Coherent Microwave Scattering Off Gaseous Microplasmas
经典微等离子体中的电子总数可以通过弹性同相相干微波散射（CMS）进行非侵入性测量。在这里，我们建立了一个理论基础的CMS诊断技术，重点是汤姆逊和碰撞散射短，薄的非磁化等离子体介质。诊断的实验验证随后进行通过线性偏振，可变频率的微波散射激光诱导的空气为基础的微等离子体与不同的电离和碰撞功能。也就是说，进行的研究包括验证短偶极子样辐射行为，等离子体体积成像通过增强电荷耦合器件（ICCD）摄影，和测量的相对相位，总散射截面，和总电子数$N_e$在所产生的等离子体丝绝对校准后，使用介电散射样品。该论文的研究结果表明，理想的诊断在汤姆森“自由电子”制度-其中详细的等离子体和碰撞性质的知识（这往往是难以准确地表征由于不均匀性，局部温度和密度的潜在影响，目前的物种，等等）是不必要的提取$N_e$从散射信号。
2021-09-22 physics.plasm-ph
Synthetic aperture microwave imaging with active probing for fusion plasma diagnostics
设计并建造了一套合成孔径微波成像系统（SAMI），用于获得聚变等离子体的多个频率的二维图像。SAMI使用线性极化天线的相控阵列。阵列配置已被优化，以实现最大的合成孔径光束效率。由天线接收的信号被下变频到中频范围，然后以全矢量形式记录。全矢量信号允许在实时和后处理模式下进行光束聚焦和图像重建。SAMI可以扫描10- 35 GHz范围内的16个频率，开关时间为300 ns。该系统同时以2种不同的模式运行：等离子体发射的被动成像和由来自同一阵列的天线之一发射的辐射的背散射信号的主动成像。这第二种模式是类似于所谓的多普勒后向散射（DBS）反射与2-D分辨率的湍流结构的传播速度。两种工作模式在实际的聚变等离子体实验中均表现出良好的性能。我们已经获得了有史以来第一个二维图像的BXO模式转换窗口。通过主动探测，首次获得了湍流速度图。在这篇文章中，我们提出了一个概述的诊断和讨论最近的结果。
2012-10-11 physics.ins-det physics.plasm-ph
Langmuir probe diagnostic studies of pulsed hydrogen plasmas in planar microwave reactors
朗缪尔探针技术已被用来研究时间和空间分辨的电子密度和电子温度的脉冲调制氢放电在两个不同的平面微波反应器（fmicrowave= 2.45 GHz，tpulse= 1 ms）。反应器是（i）驻波辐射开槽波导反应器和（ii）改进的行波辐射开槽波导反应器，它们在约350 cm ^2至500 cm ^2的面积上产生相对较大的等离子体。这些反应器类型的等离子体特性特别令人感兴趣，因为它们已用于基础研究和等离子体处理，例如用于表面处理和层沉积。在本研究中，反应器中的压力和微波功率分别在33和55 Pa和600和3600 W之间变化。在具有高电磁场的区域中，使用屏蔽的朗缪尔探针以避免探针特性的干扰。靠近反应器的微波窗口，电子密度和电子温度都表现出强烈的不均匀性。在驻波反应器的不均匀性被发现是空间调制的位置的槽。电子温度的最大值约为10 eV，电子密度在0.2 ~ 14*10^11 cm^-3之间变化。放电脉冲中的稳态电子温度在几十微秒内达到，而电子密度需要几百微秒才能达到稳态。取决于反应器，电子密度在脉冲开始后的80至200微秒之间达到最大值。
2002-06-13 physics.plasm-ph
Ultracold Neutral Plasmas
超冷中性等离子体是由激光冷却的原子在电离阈值附近光致电离而形成的。通过应用原子物理学技术和诊断，这些实验扩展了传统中性等离子体物理的边界。这些等离子体中的电子温度范围为1-1000 K，离子温度约为1 K。密度可接近$10^{11}$ cm $^{-3}$。基本的兴趣源于产生强耦合等离子体的可能性，但这些系统中的复合，集体模式和热化也已被研究。锶等离子体的光学吸收图像，使用在422 nm处的Sr $^+$ ${^2S\_{1/2}} -> {^2P\_{1/2}}$跃迁，描绘了等离子体的密度分布，并在50 ns的时间尺度上探测动力学。多普勒展宽的离子吸收谱测量离子速度分布，这给出了在光电离后的第一微秒内的离子动力学的精确测量。
2005-02-17 physics.plasm-ph
Development and Characterization of a Microwave Atmospheric Pressure Plasma Jet
Plasma Applications Laboratory, Department of Energy Science and Engineering, Indian Institute of Technology Delhi（印度理工学院德里分校能源科学与工程系等离子体应用实验室）
本研究开发了一种基于波导的微波大气压等离子体射流（MW-APPJs），通过光学发射光谱等手段分析其特性，明确了功率输入等参数对等离子体行为的影响，为其应用提供了依据。
2026-08-12 physics.plasm-ph
Coaxial Microwave Plasmas in Argon: Radial Contraction, Self-Organization and more Exotic Phenomena
设计了一套同轴微波等离子体装置，用于光学和激光诊断研究。等离子体由位于同轴线两端的两个微波功率源维持。这允许在低压下产生轴向均匀的辉光放电。对于增加的压力，这种辉光模式被发现是不稳定的，并观察到各种自组织的图案，包括手指状的结构，可以持续后的等离子体柱的可见端。
2014-07-30 physics.plasm-ph
Sensitivity of Microwave Interferometer in the Limiter Shadow to filaments in ASDEX Upgrade
限幅阴影微波干涉仪（MILS）是安装在ASDEX升级版上的一种新型诊断仪，用于测量远刮离层（SOL）的电子密度。在所选的47 GHz频率下，测量区域在限制器前后的几厘米内变化，这取决于密度。200 kHz数据采集允许解析瞬态事件，如边缘局部模式（ELM）细丝和湍流细丝。穿过等离子体的微波束的测量量、相移和功率衰减与密度直接相关，并且不依赖于任何其他等离子体量。在这项工作中，我们分析了一个附加扰动对MILS信号的影响。采用了简单的长丝表示，与实验长丝性能相关的参数，为ASDEX升级报告。在COMSOL软件中使用RAPLICASOL进行正演模拟，以研究MILS综合诊断对细丝存在的响应。定性和定量的依赖关系和MILS的敏感性的细丝，或在远SOL的密度扰动的边界一般，概述。
2021-10-04 physics.plasm-ph
Propagation in 3D of microwaves through density perturbations
使用3D和2D全波代码的模拟表明，托卡马克等离子体中的边缘细丝可以显著影响微波在宽频谱上的传播，导致高达46度的散射角。参数扫描进行了密度扰动可比的宽度和幅度MAST丝和测量的排放的影响进行了计算。在斜入射光束的情况下发现了3D效应。在一般情况下，过去的波长大小的3D不均匀性的EM传播的问题还没有得到很好的理解，但在托卡马克的电子回旋频率范围内的加热和诊断应用，以及大气物理学的重要性。为了提高这种理解，一个新的冷等离子体代码，EMIT-3D，被写入扩展磁化等离子体的全波微波模拟到3D，并与现有的2D代码IPF-FDMC进行比较。这项工作支持MAST实验使用SAMI诊断图像微波发射从等离子体边缘由于模式转换从电子伯恩斯坦波。SAMI数据的显著波动意味着需要进行详细的建模，以改进其解释。
2013-11-28 physics.comp-ph physics.plasm-ph
In situ electromagnetic field diagnostics with an electron plasma in a Penning-Malmberg trap
我们提出了一种新的检测方法的回旋共振频率的电子等离子体中的潘宁-Malmberg陷阱。利用这种技术，电子等离子体被用作测量阱中静态磁场和微波电场的原位诊断工具。电子等离子体的回旋运动由微波辐射激发，等离子体的温度变化通过监测等离子体的四极模频率来非破坏性地测量。空间分辨的微波电场强度可以从等离子体温度的变化来推断，磁场可以通过回旋共振频率来发现。这些测量被广泛用于最近报道的反氢共振量子相互作用的演示。
2014-05-04 nucl-ex physics.atom-ph physics.plasm-ph
Ultracold Neutral Plasmas
超冷中性等离子体，由接近电离阈值的光电离激光冷却原子形成，具有1-1000开尔文范围内的电子温度和几十毫开尔文到几开尔文的离子温度。它们代表了中性等离子体研究的一个新前沿，传统上中性等离子体研究的是更热的系统，但它们也模糊了等离子体、原子、凝聚态和低温物理学的界限。模拟这些等离子体挑战计算技术和非平衡系统的理论，因此该领域引起了理论和计算物理界的极大兴趣。通过改变激光强度和波长，可以精确地设置初始等离子体密度和能量，带电粒子检测和光学诊断可以进行精确的测量，以便与理论预测进行比较。最近使用光学探针的实验表明，等离子体中的离子在强耦合的流体相中平衡。强耦合等离子体，其中带电粒子之间的电相互作用能超过平均动能，扭转了传统的能量层次的基本等离子体概念，如德拜屏蔽和流体力学。这一领域的平衡特别令人感兴趣，因为它涉及粒子之间空间相关性的建立，并与气体巨行星和惯性约束聚变装置内部的物理学有关。
2006-12-11 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulations of plasma wakefield formation in microwave waveguides
本研究通过三维粒子网格模拟，探究微波脉冲在矩形等离子体波导中激发静电尾场的形成与结构，为微波驱动等离子体加速方案的可行性奠定理论基础。
2025-06-21 physics.plasm-ph
X-band microwave generation caused by plasma-sheath instability
众所周知，由于浸没在等离子体中的正偏压电极附近的等离子体鞘层的不稳定性，可能出现电子等离子体频率的振荡。这种不稳定性是由电子通过鞘层时的渡越时间效应引起的。由于电极附近中性气体的额外电离，这种振荡表现为低功率短尖峰。在这里，我们提出的第一个结果时，得到的额外的电离消除。我们成功地延长了振荡在整个时间的正偏压施加到电极。这些振荡可以在比以前报道的高得多的频率（几十GHz与几百MHz相比）和几十mW的功率下获得。这些结果与所提出的理论估计相结合可能是有用的，例如，用于等离子体诊断
2011-09-13 physics.plasm-ph
Experimental validation of the intensity refractometry principle for density measurements at the edge of a tokamak
本研究对新型微波诊断技术强度折射测量法开展托卡马克边缘应用的实验验证，通过ASDEX Upgrade上的MILS系统首次证实该概念，对比多诊断结果并分析差异，验证了其宽密度覆盖能力，同时指出了实验与数据处理的挑战。
2023-05-03 physics.plasm-ph
Modulation of the solar microwave emission by sausage oscillations
本文考虑了直等离子体板在磁场作用下，直等离子体密度的垂直爱泼斯坦分布对直等离子体板的线性香肠形快磁声波对外扩环微波辐射强度的调制。发射是回旋同步加速器（GS）性质的，并且是由在振荡板中占据一层的温和相对论性电子引起的，即，发射体积和振荡体积不重合。结果表明，线性香肠波的微波响应是高度非线性的。的非线性度，定义为二次谐波的傅立叶功率的主谐波的傅立叶功率的比率，被发现取决于GS源的宽度和视角的组合，并且在微波光谱的光学厚和光学薄的部分是不同的。这种效应可以被认为是一个潜在的工具，诊断的横向尺度的区域填充的加速电子。
2022-08-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
