On the Ohmic-dominant heating mode of capacitively-coupled plasma inverted by boundary electron emission
边界电子发射是电容耦合等离子体中普遍存在的现象，对放电特性有着不可忽视的影响。在这里，我们提出的PIC-MCC模拟欧姆为主的加热模式的电容耦合等离子体的随机加热消失，只有欧姆加热维持放电，由于鞘层反转的边界电子发射。倒置CCP的特点是没有玻姆预鞘的负鞘电位，因此排除了由于鞘边缘振荡引起的等离子体加热。分析了所提出的加热模式的粒子和能量输运。边界电子发射通量，源电压，和中性压力之间的经典和欧姆占主导地位的CCP加热模式的过渡的影响与指定的模拟扫描。一个修改后的鞘层-等离子体耦合由于过度电离被发现。最后，提出的加热模式在等离子体诊断的关键指标提供了未来的实验验证。
2022-04-14 physics.plasm-ph
Electron cyclotron resonance discharge as a source for hydrogen and deuterium ions production
在这篇报告中，我们描述了在电子回旋共振条件下加热的环形结构氢等离子体的特性，并被限制在一个镜面磁阱中，讨论了负氢和氘离子产生中的次级电子和热电子的相对效率。所得数据和对可能反应平衡方程的计算表明，负离子的产生是分两个阶段实现的。首先，氢和氘分子在与等离子体电子的碰撞中被激发到等离子体体积中的高位里德堡或振动能级。第二阶段通过低能电子的解离附着过程导致负离子的产生。低能量电子起源于由驱动环之一的离子轰击等离子体电极和来自加热的钨丝的热发射。实验似乎表明负离子的产生主要发生在充满热电子的有限体积中。对负离子产生率的估算表明，负离子产生的主要通道是高里德堡态激发过程。
2004-11-13 physics.plasm-ph
On the Role of Metastable States in Low Pressure Oxygen Discharges
我们使用一维面向对象的粒子在细胞的蒙特卡罗碰撞代码{ \tt oopd 1}，探讨在10 - 200 mTorr的压力范围内的电容耦合氧放电中的电子加热机制的时空演变。在鞘层膨胀阶段，电子加热在鞘层附近最为显著。我们探讨了如何包括和排除由单重态亚稳态O $_2$（a $^1 Δ_{\rm g}$）和O $_2$（b $^1Σ_{\rm g}^+$）的脱离影响的加热机制，有效电子温度和电负性，在氧放电。我们证明，分离过程有一个显着的影响放电性能，特别是对于较高的压力。在10 mTorr时，时间平均的电子加热主要表现为等离子体块体（电负性核心）中的欧姆加热，并且在更高的压力下，等离子体块体中没有欧姆加热，即鞘层区域中的电子加热占主导地位。
2016-12-15 physics.plasm-ph
Improved n=1 Empirical Error Field Penetration Threshold Scaling with Ohmic and L-Mode Conventional Tokamak Plasma Discharges
Columbia University（哥伦比亚大学）；Seoul National University（首尔大学）；Institute of Plasma Physics Chinese Academy of Sciences（中国科学院等离子体物理研究所）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；General Atomics（通用原子公司）；Consorzio RFX (CNR, ENEA, INFN, Universitá di Padova, Acciaierie Venete SpA)（RFX联合体（意大利国家研究委员会、国家新能源与可再生能源署、意大利国家核物理研究所、帕多瓦大学、威尼斯钢铁公司））；University of Padova（帕多瓦大学）；UKAEA, Culham Campus（英国原子能管理局，库姆校区）
本文改进了n=1误差场穿透阈值标度，通过扩展数据库提高拟合质量，减少未来常规托卡马克的不确定性，增强工程公差信心，适用于未来托卡马克和FPP的设计与建造。
2026-09-09 physics.plasm-ph
Electromagnetic particle-in-cell modeling of an electron cyclotron resonance plasma discharge in hydrogen
本文使用全电磁隐式粒子模拟/蒙特卡罗代码模拟2.45 GHz氢气电子回旋共振放电，发现电子能量呈三麦克斯韦分布，模型准确预测了流体模型低估的氢自由基特性，与实验数据高度吻合。
2024-12-20 physics.plasm-ph
Electron-cyclotron plasma startup in the GDT experiment
本文报道了一种新的等离子体启动方案在气体动力学阱（GDT）磁镜装置。主要的5 MW中性束注入（NBI）等离子体加热系统发射到足够密集的等离子体靶（“种子等离子体”）中，其通常由电弧等离子体发生器供应。在报告的实验中，探索了一种不同的种子等离子体生成方法。电子回旋共振（ECR）加热系统的一个通道用于加热中性气体，并将等离子体密度提高到适合NBI捕获的水平。在短暂的过渡（约1 ms）后，放电变得基本上类似于由等离子体枪引发的标准放电。本文介绍了ECR加热过程中种子等离子体演化的放电方案和实验数据，以及入射微波功率，磁结构和中性气体压力的依赖关系。随后的高功率NBI放电的特点进行了研究，并与传统的方案进行了讨论。在GDT实验的基础上，建立了描述大尺度镜阱中ECR击穿和种子等离子体积累的理论模型。
2016-11-04 physics.plasm-ph
Electron cyclotron emission at the fundamental harmonic in GDT magnetic mirror
本文总结了最近在轴对称磁镜装置GDT（新西伯利亚布德克研究所）上进行的基次谐波电子回旋发射（ECE）测量实验的结果。新的ECE诊断安装，以促进成功的电子回旋共振加热实验，并在54.5 GHz的加热频率附近工作。除了预期的热电子的发射，一个明确解决的非热ECE观察到的高功率微波加热驱动的超热电子的存在下。等离子体发射的细节进行了实验研究，在广泛的放电方案。
2017-05-03 physics.plasm-ph
Experimental and numerical investigation of suprathermal electron dynamics using vertical electron cyclotron emission
本文提出合成 ECE 框架 YODA，并与 LUKE 动力学代码结合，通过正向建模解释 TCV 两次 ECCD 实验中的 VECE 光谱及超热电子分布特征。
2025-10-21 physics.plasm-ph
Resonantly Driven Electron Bernstein Waves in Magnetized Low-Pressure Capacitive Discharges
School of Physical Sciences, UM-DAE Centre for Excellence in Basic Sciences, University of Mumbai（孟买大学物理科学学院，UM-DAE基础科学卓越中心）；Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴哈国家研究所）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
研究在弱磁化条件下电容耦合等离子体放电的物理机制，发现电子伯恩斯坦波在等离子体本体中传播，并通过粒子-细胞蒙特卡洛碰撞模拟分析其机制。
2026-05-19 physics.plasm-ph
Electron power absorption dynamics in a low pressure radio frequency driven capacitively coupled discharge in oxygen
我们使用的一维面向对象的粒子在细胞的Monte Carlo碰撞代码oopd1探索的属性和起源的电场和电子功率吸收等离子体散装内的电容耦合氧气放电操作在10和100毫托的间隙距离为45毫米。考虑玻尔兹曼方程的矩量，研究了三个不同时间片上的电场特性以及时间平均的电场特性。在这些操作压力下，电子功率吸收明显不同。在不同的时间步长的电场的最相关的贡献来自压力项，双极和电子温度梯度项，以及欧姆项。这同样适用于电子功率吸收。在10和100 mTorr下，对电子功率吸收的相对欧姆贡献保持大致相同，而双极项对功率吸收有贡献，温度梯度项对100 mTorr下的电子冷却有贡献，而相反的情况在10 mTorr下适用。在100 mTorr的放电是弱电负性的，并且电子功率吸收主要是由于鞘层膨胀，而在10 mTorr的放电是强电负性的，并且电子功率吸收主要发生在电负性核心内，并且漂移双极模式占主导地位。计算值和模拟之间的协议是良好的电场和电子功率吸收的等离子体体内，并在塌陷鞘层区域的所有情况下考虑。
2021-02-05 physics.plasm-ph
Impurity transport in Alcator C-Mod in the presence of poloidal density variation induced by ion cyclotron resonance heating
本文用局部回旋动力学模拟和考虑极向不对称和伸长效应的理论模型研究了离子回旋共振加热Alcator C-Mod放电中杂质粒子的输运。尽管在深芯区域的少数温度各向异性很强，极向不对称性被发现有一个可以忽略不计的影响湍流杂质输运由于在该地区的低磁剪切，与实验观察。根据理论模型，在外芯区域极向不对称性可能有助于减少杂质峰，但原子物理学过程中的不确定性，防止与实验进行定量比较。
2014-11-10 physics.plasm-ph
Study of Gasdynamic Electron Cyclotron Resonance Plasma Vacuum Ultraviolet Emission to Optimize Negative Hydrogen Ion Production Efficiency
负氢离子源被用作加速器的注入器，并驱动ITER中的中性束加热。低温氢等离子体中的某些过程伴随着真空紫外（VUV）辐射的发射。因此，研究真空紫外辐射提供了等离子体化学过程的体积速率和等离子体参数。在过去，我们已经使用气体动力学ECR放电的体积负离子生产和研究之间的依赖关系提取H $^-$电流密度和各种离子源参数。它表明，它是可能的，以达到高达80 mA/cm $^2$的负离子电流密度与两个电极提取。本文报道了在由两个简单的镜阱组成的高密度气体动力学ECR放电等离子体中产生负氢离子的实验研究以及真空紫外发射测量结果。在三个范围内测量VUV功率- Ly $_α$、Lyman带和分子连续区-改变源控制参数以接近其用于H $^-$生产的最佳值。结果表明，第一腔室中分子的连续辐射功率最高，而第二腔室中以Ly $_α$辐射为主。为进一步优化负氢离子产生的实验方案，提出了改进意见。
2019-12-10 physics.plasm-ph
An enhanced operating regime for high frequency capacitive discharges
我们报告存在一个增强的操作制度的高频，低压电容耦合等离子体（CCP）放电中存在的弱磁场施加平行于电极。我们的PIC-MCC模拟表明，等离子体密度和离子通量值表现出尖锐的峰值时，电子回旋频率等于所施加的RF频率的一半。负责这种行为的物理机制被追踪到电极鞘边缘的振荡运动和由该鞘反射的一组电子的运动之间的同步。这些电子获得大量的能量，导致伴随的更高的电离，导致离子通量的峰值。我们的理论研究结果应该是很容易验证的实验在当今的CCP设备，可以提供有用的指导方针，提高CCP设备的操作性能在工业应用中。
2020-12-04 physics.plasm-ph
Development of an interactive code for quick data analyses between STOR-M tokamak experimental plasma discharges
Saskatchewan Torus-Modified（STOR-M）是一个小型托卡马克装置，以各种与聚变相关的基础实验研究而闻名，如边缘湍流加热，不同的不稳定性，AC（交流电）托卡马克操作，通过电极偏置的欧姆H模式触发，通过紧凑环（CT）注入的燃料和动量注入，以及共振磁扰动（RMP）的影响等。这些实验中的一些需要通过EFIT或实验期间的实验数据的快速分析和可视化来实时可视化磁表面重建。最近在STOR-M托卡马克装置上进行了测地声学模（GAM）和带状流的实验研究。GAM实验强烈要求从安装在不同极向位置但在相同磁表面上的不同朗缪尔探针收集波动数据。这是需要调整放电之间的径向位置。因此，重要的是在放电期间快速分析和可视化所有探头数据的特征。为此，开发了Python代码，用于快速分析数据。本文将详细描述使用Python开发代码及其用法。
2022-06-16 physics.plasm-ph
Electron power absorption in capacitively coupled neon-oxygen plasmas: a comparison of experimental and computational results
利用相位分辨光发射谱（PROES）测量和1d 3v粒子-单元/蒙特卡罗碰撞（PIC/MCC）模拟相结合的方法，研究了氖氧混合气体中电容耦合等离子体（CCP）中电子的能量吸收和激发/电离动力学。研究是在间隙长度为2.5 cm的几何对称CCP反应器中进行的，驱动频率为10 MHz，峰-峰电压为350 V。混合气体的压力在15 Pa和500 Pa之间变化，而氖/氧浓度在10%和90%之间调节。对于所有的放电条件下，从Ne基态到Ne $\rm{2p^53p_0}$状态的电子碰撞激发率的时空分布的PROES测量和PIC/MCC模拟得到的显示出良好的定性协议。基于发射/激发模式，识别多个操作机制。在高压和高O $_2$浓度下，由电负性的局部最大值引起的体边界处的局部明亮发射特征被发现。双极和欧姆电子功率吸收的相对贡献被发现强烈地随放电参数而变化：欧姆功率吸收被增强，在高压下的高碰撞性和在低压下的高电负性。在本研究所涵盖的宽参数范围内，发现PROES测量准确地代表了电离动力学，即，放电操作模式。这项工作也代表了一个成功的实验验证的放电模型开发的双氧CCP。
2022-05-13 physics.plasm-ph
Controlling the Density of Plasma Species in Ar/CF4 Radiofrequency Capacitively Coupled Plasma Discharges
在这篇手稿中，流体模型被用来计算假设几何对称的Ar/CF 4辐射电容耦合等离子体的等离子体物种的密度。电极由振幅为200 V、频率为13.56 MHz的正弦波形驱动。电极之间的间隙为5cm。的等离子体物种密度计算作为一个功能的气体压力，电子温度，和气体成分。在最近的实验结果，$CF^+_3$和F的一个很好的协议是占主导地位的所有考虑的模拟参数。结果解释了进行原子层蚀刻和纳米层沉积工艺的途径。为了揭示电子加热对放电动力学的影响，将时空电子能量方程耦合到流体模型中。已经发现，调整驱动电位可以控制某些等离子体物质的浓度。当以基频驱动等离子体时，欧姆和随机加热允许电子被对称地加热。高次谐波引起供电和接地护套之间的电不对称性和电子加热不对称性。电子温度取决于驱动的谐波;它调整增益和损耗率和一些等离子体物种密度。
2023-03-27 physics.plasm-ph
Gyrokinetic simulations of the influence of electron cyclotron current drive on tearing mode instabilities in tokamaks
用回旋动力学方法模拟了HL-2A和DIII-D装置中电子回旋电流驱动和离子动力学效应对m/n=2/1撕裂模（TM）不稳定性的影响。用有限质量电子模型计算了TM的演化，用射线追迹和Fokker-Planck方法得到了射频电流源。在HL-2A装置中，连续的1 MW 68 GHz X ~ 2模可以很好地稳定TM，而在DIII-D装置中，由于输入功率不足，1 MW 110 GHz X ~ 2模只能部分稳定不稳定性（CR= I_{rf} / I_{0}，其中Irf为波驱动电流，I 0为平衡等离子体电流）。结果还表明，螺旋电流驱动比连续ECCD更有效。GTC模拟的分析表明，无论是在HL-2A和DIII-D，离子的存在可以减少岛的宽度以及生长速率。此外，热离子对TM的动力学效应被发现是更明显的离子温度越高。
2018-07-10 physics.plasm-ph
Investigation of Core Transport Barriers in DIII-D Discharges with off-axis Te Profile Peaks
本研究利用调制ECH分析DIII-D放电，发现离轴温度峰值附近存在电子内部输运势垒（ITB），其形成与安全因子$q$离轴值接近1相关，且L-H转换时的芯部热输运改变维持了该峰值。
2023-10-19 physics.plasm-ph
Investigations of atomic \& molecular processes of NBI-heated discharges in the MAST Upgrade Super-X divertor with implications for reactors
本研究通过 MAST-U Super-X 偏滤器 NBI 加热实验，揭示了 MAR 和 MAD 分子过程在更高功率条件下对偏滤器粒子平衡和功率耗散的关键作用，并指出其对反应堆尺度偏滤器模拟准确性的重要意义。
2024-04-01 physics.plasm-ph
Study of plasma heating in ohmically and auxiliary heated regimes in spherical tokamak Globus-M
利用12通道中性粒子分析仪（NPA）ACORD-12研究了球形托卡马克Globus-M（长径0.36 m，短径0.24 m，环面纵横比1.5，轴向环形磁场0.4 T，等离子体电流0.3 MA）等离子体核心的离子温度行为。实验在欧姆制度，以及在制度与离子回旋共振加热（ICRH）在氘体等离子体和中性束注入（NBI）中的氢少数的基波附近。总厂用电量超过0.8-1兆瓦。NPA提供了氘和氢能谱的同时测量以及两种同位素的百分比。在等离子体电流为0.08- 0.3MA、等离子体平均密度为（1-7）× 10 ~（19）m ~（-3）、等离子体垂直延伸率和等离子体三角形度不同的范围内，研究了离子温度。将实验数据与数值模拟结果进行了比较。我们采用了一个简单的一维模型描述的离子能量平衡，通过使用新古典输运系数。还考虑到汇兑损失。实验测得的离子温度对等离子体电流和等离子体密度的依赖性不同于Artsimovich标度律的预测，以及描述的离子加热的情况下，在传统的托卡马克的新古典平台制度，即使在一个相对较低的温度在欧姆等离子体。特别是强烈的，几乎线性的等离子体电流温度依赖性被揭示。这表明在低纵横比的离子能量平衡中，被捕获的粒子起着主导作用。文中还给出了在欧姆加热和辅助加热条件下由磁测量得到的能量约束时间的估计。
2004-10-20 physics.plasm-ph
Analysis of a cusped helicon plasma thruster discharge
结合实验测量与混合PIC/流体模拟，研究尖峰磁场对紧凑型螺旋波等离子体推力器壁面损失、电子温度及性能的影响，并提出结构优化方向。
2023-07-18 physics.plasm-ph
Simulation Studies of Resonant Excitation of Electron Bernstein Waves in Capacitive Discharges
School of Physical Sciences, UM-DAE Centre for Excellence in Basic Sciences, University of Mumbai（孟买大学基础科学卓越中心物理学院）；Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
本研究通过模拟探讨了弱磁场条件下等离子体电容放电中电子伯恩斯坦波的共振激发现象，揭示了磁场强度变化对放电对称性及电子伯恩斯坦波传播的影响。
2026-05-19 physics.plasm-ph
Sawtooth control using electron cyclotron current drive in the presence of energetic particles in high performance ASDEX Upgrade plasmas
使用可操纵电子回旋加速器电流驱动（ECCD）的锯齿控制已在ASDEX升级等离子体中得到证实，等离子体核心中有大量高能离子和长的不受控制的周期。当ECCD共振扫到q = 1表面的内部时，发现周期被最小化。通过在q = 1内使用ECCD进行控制，即使在比ITER基线情景中预期的压力高得多的压力下，也可以避免触发新古典撕裂模式。当锯齿触发新古典撕裂模式时，与不进行反流控制的相同放电相比，当仅使用适度的ECCD功率进行反流控制时，已实现在高出25%的标准化压力下的操作。模拟表明，由ECCD引起的局部磁剪切的变化所产生的不稳定能够与q = 1表面内的高能粒子的稳定影响相竞争。
2013-06-28 physics.plasm-ph
The effects of kinetic instabilities on the electron cyclotron emission from runaway electrons
在本文中，我们表明，与逃逸电子束的动力学不稳定性的高水平的非热电子回旋辐射（ECE）的生产发挥了至关重要的作用。大部分的非热ECE来自逃逸电子在低能区与大的俯仰角，这是强烈的激发哨声波散射。利用基于互易性方法的综合诊断模型，得到了逃逸电子的ECE功率。电子分布函数的计算使用动力学模拟模型，包括哨声波不稳定性和准线性扩散效应。基于DIII-D低密度放电的模拟再现了DIII-D实验中观察到的ECE信号的快速增长。与热ECE不同，在热ECE中，某一频率的辐射强烈地局限于谐振区内，来自逃逸电子的非热ECE辐射是非局域的，并且发射-吸收比高于热电子的发射-吸收比。逃逸电子尾在频率较高的ECE中更为显著，并且ECE谱随着RE布居数的增加而变得平坦。动力学不稳定性的非线性行为在ECE波的密切关系中得到了说明。在包括动力学不稳定性之后，与DIII-D实验观测的良好一致性清楚地说明了波粒相互作用的散射效应的重要性，这对于在破裂中产生的逃逸电子也很重要。
2018-03-27 physics.plasm-ph
Spatio-temporal evolution of electric field inside a microwave discharge plasma during initial phase of ignition and its effect on power coupling
在微波放电离子源（MDIS）微波功率发射的初始阶段，等离子体和电场在等离子体体积中一起随时间演化。在这里的MDIS腔的时空演化模式的报告，突出了这些电场功率耦合过程中的作用。利用有限元法（FEM）计算了电场的演化和功率耦合过程。与PIC/MCC或混合流体不同，这里的FEM模型通过漂移扩散方法使用时间相关泊松求解器。在体积中存在等离子体梯度的情况下，产生双极电场，其与MW电场相互作用以形成合成的总电场，该总电场在该演化期间连续变化。结果表明，电子回旋共振（ECR）是主要的功率耦合机制，但随着等离子体的演化，随着时间的推移，从ECR到非ECR加热模式的转变。当密度超过发射微波频率（2.45 GHz）的临界密度时，电子回旋共振（UHR）加热、静电离子声波（ES）加热是过密等离子体条件下的重要加热机制。在相似的结构和工作环境下，用实验间接验证了模拟的热电子温度和等离子体密度随时间的演化。在低功率范围内，实验结果与模拟结果吻合得相当好。
2018-12-05 physics.plasm-ph
Data-driven analysis of anomalous transport and three-wave-coupling effects in E x B plasma discharges
本文利用全粒子模拟数据与高阶谱分析、双相干分析及稀疏符号回归谱模型，揭示了E×B放电中反常输运由第一ECDI模式主导，并发现更高阶模式通过逆能量级联间接贡献输运。
2024-12-27 physics.plasm-ph
Electron cyclotron drift instability and anomalous transport: two-fluid moment theory and modeling
在垂直于磁场的强电场作用下，由于离子声模和电子回旋谐波的共振，相对于未磁化离子的电子交叉场（E $\times$ B）流动会引起电子回旋漂移不稳定性（ECDI）。这种情况发生在太空中的无碰撞冲击坡道以及霍尔推进器等$\rm{E \times B}$放电设备中。ECDI可以诱导平行于背景电场的电子流，其速度大大超过经典碰撞理论的预测。这种异常的传输可能导致粒子热化在空间冲击，并可能导致不利的等离子体流向E $\times$ B设备的墙壁。ECDI和异常输送的发展通常被认为是完全动力学的。然而，在这项工作中，我们证明了这种不稳定性的减少的变体，更重要的是，相关的异常运输，可以在没有任何碰撞的双流体框架中自洽地处理。通过平等对待电子和离子，自由能允许平行于背景电场的异常电子流的生长。首先，我们提出了两种流体的5-和10-时刻模型的不稳定性的线性分析，并比较他们对全动力学理论。在较低温度下，双流体最快增长模式与动力学结果吻合较好。此外，通过包括更多的（$>=10$）矩，可以恢复次级（和可能更高的）不稳定分支。还探讨了不稳定性对各种参数的依赖性。然后，我们进行直接的数值模拟的交叉场设置使用5矩模型。证实了不稳定性和反常输运的增长。最后，在较低的温度范围内使用相同的参数进行5矩和Vlasov模拟，显示出合理的协议。
2022-09-09 physics.plasm-ph
First Demonstration of Resonant Pitch-Angle Scattering of Relativistic Electrons by Externally-Launched Helicon Waves
该研究首次实验证明外部发射的螺旋波通过回旋共振散射高能相对论电子，抑制其增长并降低最大能量，为聚变装置中缓解相对论电子危害提供了新途径。
2025-05-25 physics.plasm-ph
Effect of LH and ECR waves on plasma parameters in ADITYA Upgrade tokamak
Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Institute of Science, Nirma University（尼尔玛大学理学院）
ADITYA升级托卡马克利用ECRH和LHCD技术研究等离子体参数变化及其能量耦合效应。
2026-01-12 physics.plasm-ph
Controlled turbulence regime of electron cyclotron resonance ion source for improved multicharged ion performance
强非等离子热等离子体的动力学不稳定性的激发和非线性演化限制在开放的磁阱的基础研究提出了传统的电子回旋共振（ECR）离子源的微调的新机会。这些装置广泛用于产生高电荷态离子的粒子束。在受控湍流状态下操作离子源允许增加吸收功率密度，并且因此增加由ECR表面包围的放电的密集部分中的体积等离子体能量含量，这导致高电荷状态离子的增强的束电流。我们报告的实验在ECR离子源在JYFL加速器实验室，其中采用一种新的方法，允许增加多电荷离子束电流高达两倍，例如95 $μ$ A的O $^{7+}$实现仅280 W的功率在11.56 GHz。一个理论模型支持和解释的实验结果。这项研究表明，受控湍流制度有可能提高现代高性能离子源的束流，包括最先进的超导设备。
2021-02-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Kinetic Model for Stochastic Heating in the INCA Discharge
2014年首次提出了一种基于平面内诱导的周期性结构旋涡场的新型电子加热机制[U. Czarnetzki和Kh. Tarnev，Physics of Plasmas 21，123508（2014）]。这个理论概念现在已经在实验中实现，该实验证实了在这种阵列结构中的有效无碰撞加热[Ph.Ahr，T.V.Tsankov，J.Kuhfeld，U. Czarnetzki，提交给Plasma Sources Science and Technology，arXiv：1806.02043v1（2018）]。这个新概念被称为“电感耦合阵列”：INCA。在这里，背后的碰撞（随机）加热的物理机制进行了研究，由两个分析模型。首先，通过随机平均单个电子轨迹，研究了场在垂直于平面的方向上呈指数空间衰减的阵列场结构中的电子加热率。该方法类似于标准电感耦合等离子体中经典随机加热的Lieberman模型。这一分析表明，沿垂直方向的热运动的经典随机加热，使一个可以忽略不计的贡献。然而，在平面内存在很强的无碰撞非局部加热效应。总之，加热在平面上是非局部的，但在垂直方向上是局部的。这种见解允许一个简单的解决方案的碰撞玻尔兹曼方程，不仅证实了利伯曼模型的结果，但也提供了明确的表达式复杂的电导率。基于电导率的有效随机碰撞频率，复阻尼系数和相关的场到等离子体中的场穿透计算。最后，在模型中考虑了中性背景原子的弹性碰撞，并导出了…
2018-06-07 physics.plasm-ph
Ionization by bulk heating of electrons in capacitive radio frequency atmospheric pressure microplasmas
采用Particle in Cell模拟和半解析模型研究了氦气中大气压下电容耦合射频微等离子体的电子加热和电离动力学。在RF周期内的不同时间观察到由于高体积电场导致的等离子体体积中的电子和电离的强烈加热。基于该模型，确定了该电场是由大气压下高电子-中性粒子碰撞频率导致的低电导率引起的漂移场。因此，在这种“Ω模式”中，电离主要由欧姆加热引起。驱动电压幅值影响最强体电场和电离的相位。在高振幅下，等离子体密度高，使得鞘层阻抗与体电阻相当。因此，电压和电流约为45 °异相，在鞘膨胀期间观察到最大电离，在鞘边缘处具有局部最大值。在低驱动电压下，等离子体密度低并且放电变得更具电阻性，导致约4 °的较小相移。因此，最大电离发生在RF周期内的后期，在放电中心具有最大值。显着的类比电负性低压宏观放电中的漂移双极模式下工作，其中类似的机制引起的高电负性，而不是高碰撞频率已被确定。
2013-05-31 physics.plasm-ph
Self-consistent modelling and qualitative comparison of mildly relativistic runaway electron dynamics with a closed flux surface formation model during tokamak startup
Korean Institute of Fusion Energy（韩国聚变能源研究所）
本文提出了一种用于轻微相对论性失控电子的简化动能模型，并与KSTAR ohmic启动期间观测到的辐射特性进行定性比较，改进了失控电流的预测并考虑了早期燃烧期间初始失控种子的部分平行约束。
2026-08-04 physics.plasm-ph
Production of a large diameter ECR plasma for plasma processing
利用新研制的内径为400 mm的大直径放电室，通过电子回旋共振（ECR）放电产生了直径超过300 mm的大直径等离子体。研究发现，在纯氩等离子体中加入氮气后，电子温度降低，认为氮气分子吸收电子能量转化为振动能量，导致电子温度降低。此外，还发现氮气的加入改善了等离子体的均匀性，表明氮气的加入对产生均匀、低电子温度的等离子体是有效的。
2004-10-19 physics.plasm-ph
Electron dynamics in planar radio frequency magnetron plasmas: I. The mechanism of Hall heating and the μ-mode
研究通过解析模型与ECCOPIC1S-M模拟揭示磁增强电容耦合等离子体中由Hall电流和E×B漂移导致的新型RF加热机制，并命名为μ-mode。
2022-11-09 physics.plasm-ph
Review of LHD-ECRH activities and beyond
National Institute for Fusion Science（国立研究开发法人核融合科学研究所）；Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo（东京大学前沿科学研究生院）；National Institutes for Quantum Science and Technology（国立研究开发法人量子科学技术研究开发机构）；Chubu University（中部大学）；Kyoto Fusioneering Ltd.（京都聚变工程有限公司）
本文回顾LHD上ECRH系统自1998年至2025年的发展历程，涵盖硬件进步、先进等离子体机制、诊断应用及对下一代螺旋装置CHD和CHD-U的技术贡献。
2026-09-29 physics.plasm-ph
Metamaterial lens of specifiable frequency-dependent focus and adjustable aperture for electron cyclotron emission in the DIII-D tokamak
在非均匀磁化等离子体中，不同频率的电子回旋辐射起源于不同的位置。为了从环形等离子体约束装置（例如，托卡马克）的外边缘同时观察多个ECE频率，收集光学器件的焦距应随频率增加，以使沿着磁场梯度的视线上的分辨率最大化。在这里，我们提出了一个分区的超材料透镜的设计和数值研究，这样的特点，可能部署在DIII-D托卡马克的83 - 130 GHz的ECE辐射计。该透镜由一个小型化元件移相器的同心阵列组成。这些从所需的高斯光束腰位置开始进行逆向工程，并进一步优化，以考虑衍射和有限孔径效应，这些效应往往会使腰部发生位移。同时，我们施加了高和均匀的透射率，平均在所有移相器。示出的焦距从1.37米增加到1.97米的频率范围内的利益，如所需的低场DIII-D放电（B =-1.57 T）。将透镜缩回到后退位置相应地刚性地移动腰部，导致在较高场（高达B =-2.00 T）下的EC发射层位置的良好匹配-在瑞利长度的一小部分内。此外，示出了改变透镜孔径可以如何"非刚性地"移动腰部以更好地匹配EC发射层的非刚性移动与磁场。所提出的数值方法是非常普遍的，可以用来工程的任何依赖的焦距上的频率，包括零或最小的色差。
2014-10-13 physics.optics physics.plasm-ph
Overview of EXL-50 Research Progress and Future Plan
Hebei Key Laboratory of Compact Fusion（河北紧凑型聚变重点实验室）；ENN Science and Technology Development Co., Ltd.（新奥科技发展有限公司）
EXL-50通过ECRH实现非感应电流驱动，研究高能电子和等离子体参数，计划升级设备以提升性能
2025-02-07 physics.plasm-ph
Dynamics of cold pulses induced by super-sonic molecular beam injection in the EAST tokamak
研究了EAST装置中超声分子束注入（SMBI）引起的欧姆等离子体中冷脉冲传输过程中电子温度、电子密度及其涨落的高时空分辨率演化规律。非局部热传输发生的放电等离子体电流$I_p$ =450 kA（$q_{95}\sim5.55$），和电子密度$n_{e0}$低于$(1.35\pm0.25)\times10^{19}~\mathrm{m^{-3}}$的临界值。与核电子温度和电子密度的响应（SMBI后约10 ms）相反，SMBI后等离子体核中的电子密度波动迅速增大，并在SMBI后约15 ms达到最大值。等离子体核心中的电子密度波动在核心电子温度达到其最大值（大约30 ms）之前开始减小。同时还观察到，SMBI后，温度扰动反转点附近的湍流垂直速度发生了符号变化。
2018-10-12 physics.plasm-ph
Influence of the magnetic field's curvature on the radial-azimuthal dynamics of a Hall thruster plasma discharge with different propellants
本文通过高保真降阶PIC模拟，研究了磁场曲率对霍尔推力器径向-方位向等离子体放电的影响，发现正负曲率导致不稳定性类型、等离子体性质及离子束发散存在显著差异。
2023-09-01 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Analysis of deviation from neoclassical ion equilibrium against electron and ion temperature profiles in T-10 tokamak
本文分析了T-10托卡马克中离子力平衡与新古典理论预测的偏差，并从其与电子温度、Te温度和离子温度的局部和非局部相关性的观点出发，计算了径向电场的直接测量值。通过Pearson相关分析了局部相关性。非局部相关处理与反问题的假设下，一个积分方程的偏差和Te和Ti的配置文件之间的关系。分析了无辅助加热、弱辅助加热和强辅助加热（电子回旋共振加热）放电。结果表明，无论在定域模型还是非定域模型中，电子对离子平衡偏离新古典理论预测的贡献都很大（不小于离子）。
2021-01-11 physics.plasm-ph
Achievement of a record electron temperature for a magnetic mirror device
我们展示了等离子体放电与极高的温度的散装电子在大型轴对称磁镜设备GDT（布德克研究所，新西伯利亚）。根据汤姆逊散射测量，轴上电子温度在几个连续的拍摄平均为660 $\pm$ 50 eV的峰值超过900 eV的几个镜头。这对应于至少三倍的增长相比，以前的实验都在GDT和其他类似的机器，从而证明了最大准静态（~1毫秒）的电子温度在开放陷阱实现。除了中性束的标准加热外，还应用了复杂的电子回旋共振加热，这一突破成为可能。与以前的实验，证明了高密度等离子体约束与$β\approx$ 60%，电子温度的报告增加，提供了一个坚实的基础外推到开放的磁系统的融合相关的应用。
2014-11-23 physics.plasm-ph
Extension and its characteristics of ECRH plasma in the LHD
LHD的主要目标之一是扩展螺旋系统的等离子体约束数据库，并证明这种扩展的等离子体约束特性在稳态下是持续的。在各种等离子体参数区域中，无碰撞区域中的约束性质的研究尤为重要。电子回旋共振加热（ECRH）已被广泛用于这些约束研究的LHD等离子体从最初的操作。系统优化，包括修改的传输和天线系统进行了特别强调的局部加热性能。其结果是，中心电子温度超过10 keV的电子密度为0.6 × 10 $^{19}$ m $^{-3}$附近的磁轴。电子温度分布的特点是由一个陡峭的梯度类似于在托卡马克和仿星器中观察到的内部传输势垒。168 GHz ECRH系统在超过1.0 x 10 $^{20}$ m $^{-3}$的密度下表现出有效的加热。连续ECRH系统成功运行，维持756 s放电.
2004-10-24 physics.plasm-ph
Profile Shape Parameterization of JET Electron Temperature and Density Profiles
欧洲联合环的温度和密度分布使用控制变量中的对数加性模型进行参数化。预测误差标准用于确定对数线性模型中要包括哪些项。将密度和温度分布归一化为其线平均值（$\bar{n}$和$\bar{T}$）。归一化欧姆密度形状主要取决于参数$\bar{n}/B_t$，其中$B_t$是环形磁场。低模（L-模式）和边缘局部无模（ELM-自由）高模（H-模式）的温度分布形状强烈地依赖于加热功率的类型，离子回旋共振加热比中性束注入产生更高的峰值分布。给定加热类型依赖性，L模式温度形状几乎与其他控制变量无关。随着有效电荷$Z_{eff}$的增加，H模式温度形状变宽。线平均L模式温度按$B_t^{.96}$（每粒子功率）$^{.385}$换算。L模式归一化密度形状主要取决于线平均密度$\bar{n}$与边缘安全系数$q_{95}$的比值。随着$\bar{n}/q_{95}$的增加，轮廓形状变宽。电流$I_p$是归一化H模密度的最重要控制变量。随着电流的增加，轮廓变宽，边缘的梯度变陡。增加加热功率，特别是离子回旋共振加热，或降低平均密度，H-模密度曲线略有峰值。
2018-03-29 physics.plasm-ph stat.AP
Observation of whistler wave instability driven by temperature anisotropy of energetic electrons on EXL-50 spherical torus
该研究在EXL-50球形环ECW稳态等离子体中观测到30–120 MHz哨声波，并通过LHW与ECW协同抑制证实其由高能电子温度各向异性驱动。
2023-07-13 physics.plasm-ph
Intermittent electron density and temperature fluctuations and associated fluxes in the Alcator C-Mod scrape-off layer
利用Alcator C-Mod反射镜朗缪尔探针系统采集了舷外中面远刮离层等离子体参数的时间序列数据。本文对电子密度、温度、径向电漂移速度以及相应的粒子和电子热通量的一秒长时间序列进行了统计分析。这些都是在稳定的等离子体条件下，在欧姆加热，较低的单零转向放电采样。电子密度和温度是强相关的，并且具有类似于离子饱和电流的涨落统计特性。电子密度和温度的时间序列都是由间歇性的，大幅度的突发与突发幅度和它们之间的等待时间的指数分布占主导地位。大振幅爆发的特征时间尺度约为15μs。大振幅的速度波动具有稍快的特征时间尺度，并且以比电子密度和温度波动更快的速率出现。将这些时间序列描述为互不相关的指数脉冲的叠加，我们发现数据时间序列的概率分布函数、功率谱密度以及自关联函数与随机模型的预测吻合得很好。电子粒子通量和热通量呈现大幅度波动。对于这种低密度等离子体，径向电子热通量主要由对流，即，在电子密度和径向速度的波动的相关性。热的和密集的斑点贡献了约6%的总波动驱动的热通量。
2018-03-14 physics.plasm-ph
Solenoid-free current drive via ECRH in EXL-50 spherical torus plasmas
Hebei Key Laboratory of Compact Fusion（河北聚变紧凑实验室）；Enn Science and Technology Development Co., Ltd（新奥科技发展有限公司）
EXL-50实验通过ECRH实现无需螺旋线的电流驱动，利用高能电子维持高电流放电，验证了低长宽比磁约束对等离子体平衡的作用。
2022-03-30 physics.plasm-ph
Hollow toroidal rotation profiles in strongly electron heated H-mode plasmas in the ASDEX Upgrade tokamak
Max Planck Institute for Plasma Physics（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；Department of Applied Physics and Applied Mathematics, Columbia University（哥伦比亚大学应用物理与应用数学系）；VTT（芬兰技术研究中心VTT）
本研究探讨了ASDEX升级托卡马克中强电子回旋共振加热条件下I型ELMy H模式等离子体环形动量输运特性，发现强电子加热下空心旋转剖面的形成机制，揭示了内在扭矩与向内对流对维持有利旋转剖面的重要性。
2026-04-01 physics.plasm-ph
Validation of edge turbulence codes against the TCV-X21 diverted L-mode reference case
对现有托卡马克装置的偏滤器和SOL进行自洽的全尺寸顺磁输运模拟最近已成为可行。这使得湍流模拟与实验测量能够直接进行比较。在这项工作中，我们进行了一系列的转移欧姆L模式放电的TCV托卡马克，建立一个第一的一类数据集的边缘湍流模型的验证。该数据集被称为TCV-X21，包含来自5个诊断系统的测量结果-在两个环形磁场方向上总共提供了45个一维和二维比较观测值。该数据集用于验证三个通量驱动的三维流体湍流模型：GBS，GRILLIX和TOKAM 3X。对于每个模型，我们都对TCV-X21方案进行了模拟，调整粒子和电源速率，以实现密度和电子温度的上游分界线值的合理匹配。我们发现，模拟匹配的实验配置文件在OMP -无论是在轮廓形状和绝对幅度-而一个较差的协议被发现对偏滤器目标的观测。模拟和实验之间的匹配被认为是敏感的值的电阻率，导热系数，功率注入率和鞘层边界条件的选择。此外，尽管针对鞘层限制制度，模拟和实验之间的差异也表明，中性动力学应包括在内。该验证的结果表明，湍流模型能够对现有设备进行模拟，并与实验测量值取得合理的一致性。在发现不一致的地方，验证有助于确定如何改进模型。通过公开发布实验数据集，这项工作应该有助于指导和加速边缘和SOL的预测湍流模拟的发展。
2021-11-29 physics.plasm-ph
