Electron Groups in Solar Wind and Gas Discharge Plasmas
电子团的形成是气体放电和空间等离子体中普遍存在的现象。我们描述了太阳风，阴极区域的辉光放电，和磁喷嘴的电子动力学之间的相似性。指出了磁化电子绝热聚焦与中性粒子逃逸行星大气的球形几何效应之间的显著相似性。本文利用电子动力学求解器耦合泊松方程对辉光放电和太阳风等离子体阴极区的电子群进行了自洽模拟。
2020-01-22 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Uniqueness theorem for the non-local ionization source in glow discharge and hollow cathode
本文证明了一般三维几何条件下辉光放电和空心阴极非局域电离源方程解的唯一性定理。该定理适用于宽类的电场配置，并放电体积的墙壁，其中有一个属性的不完全吸收的电子。阴极被视为内奇异源，它被放置在任意靠近壁面处。同时也考虑了解的存在性。在定理的证明过程中，得到了许多有用的结构公式。已经出现的证明结构的元素被发现具有物理意义。阐明了低压辉光放电中非局域电子雪崩的物理结构，它构成了电离源。对理解空心阴极放电结构和空心阴极效应具有决定性意义。
2012-03-31 physics.plasm-ph
Bifurcations in the theory of current transfer to cathodes of dc discharges and observations of transitions between different modes
本文分析了直流气体放电电极上不同斑图之间的跃迁及其与稳态解分叉的关系。在电弧放电的阴极的情况下，它示出的电流传输的不同模式之间的任何过渡有关的稳态解的分叉。特别是，在实验中经常观察到的轴对称阴极上的扩散和斑点模式之间的过渡，代表了稳定状态的解决方案的干草叉或折叠分叉的存在的指示。直流辉光微放电的阴极上的过渡的实验观察进行了分析，并确定了那些潜在的稳态解的分叉。相关的分叉进行了研究数值计算和模式被发现符合在相应的过渡过程中观察到的实验。
2018-02-25 physics.plasm-ph
Estimation of the Efficiency of Material Injection into the Reflex Discharge by Sputtering the Cathode Material
在稠密气体-金属等离子体形成的初始阶段，考虑了将一种被电离的工作物质注入到脉冲反射放电等离子体中的过程。提出了一个计算模型，以估计所需的工作材料注入放电的溅射机制的参数。所得数据与实验结果吻合较好。
2012-09-28 physics.plasm-ph
The peculiarities of near-cathode processes in air discharge at atmospheric pressure
用皮秒激光探测的方法研究了气隙击穿瞬间近阴极等离子体的形成。结果表明，在通过放电间隙的电流急剧上升后1-2 ns，在阴极表面形成了Ne~10^20 cm^-3和dNe/dx ~ 10^24 cm^-4的致密等离子体凝块。结果表明，这些高度电离的区域导致起源于阴极的火花通道的启动和发展。我们建议，所观察到的形成对应于阴极材料形成的侵蚀等离子体。
2018-04-04 physics.plasm-ph
Investigation of Space-Time Structure of the Discharge with an Electrolytic Anode and Face-Type, Air Half-Space Directed Cathode (Gatchina's Discharge)
尽管球形闪电模型的能力有限，但放电的化学活性尘埃等离子体是一个非常有趣的物理对象。Gatchina的放电为研究尘埃-气体火球提供了可能性，它代表了一个复杂的非稳态过程，将相对长寿的高焓微观状态的产生和破坏与非理想尘埃等离子体和气体动力学形式相结合，导致出现球形发光物体。在目前的工作中，我们研究了空间结构的放电及其动力学的帮助下，电气和光学测量。
2008-04-07 physics.plasm-ph
Experimental Observation of a Dusty Plasma Crystal in the Cathode Sheath of a DC Glow Discharge Plasma
传统上，在射频（RF）放电等离子体中观察和研究了尘埃等离子体晶体，并且它们在DC辉光放电等离子体中的形成仍然具有实验挑战性。本文报道了在直流辉光放电等离子体阴极鞘层中首次观测到稳定的尘埃等离子体库仑晶体。在DPEx装置中进行观察，其中在氩等离子体的背景下产生单分散三聚氰胺甲醛颗粒的晶体。通过大量的测量，包括径向对关联函数、Voronoi图、Delaunay三角剖分、结构序参量、尘埃温度和库仑耦合参数，证实了该结构的晶体性质。允许这样的晶体形成的DPEx设备的特殊功能划定和一些主要的物理特性的晶体进行了讨论。
2018-11-13 physics.plasm-ph
A new approach for solving the problem of creation of inverse electron distribution function and practical recommendations for experimental searches for such media in glow discharges with hollow and flat cathodes
该研究提出构建逆电子分布函数的新方法，通过非局域玻尔兹曼方程求解与数值模拟，明确空心阴极辉光放电是实现EDF反转的最简方式，并给出实验探测的判据、标度与具体条件。
2025-05-19 physics.plasm-ph
Chaotic to ordered state transition of cathode-sheath instabilities in DC glow discharge plasmas
在圆柱形直流辉光放电等离子体放电的初始阶段，观察到了从混沌态到有序态的转变。最初它显示出混沌行为，但是增加放电电压改变了放电辉光的特性，并且显示出7阶周期$\to$ 5周期$\to$ 3周期$\to$ 1周期的周期减法，即系统通过奇周期减法进入单模。在进一步增加放电电压时，系统经历倍周期，如1周期$\to$ 2周期$\to$ 4周期。在进一步增加电压时，系统进入稳定状态而没有任何振荡。
2006-11-14 nlin.CD physics.plasm-ph
Electron sheath evolution controlled by a magnetic field in modified hollow cathode glow discharge
本文研究了改进空心阴极源直流磁化等离子体中电子鞘层的形成。放电由两个平面平行的阴极和一个小立方体的阳极放在离轴的中心。氩等离子体的产生和响应于鞘层形成阳极附近的等离子体的属性进行了研究，使用电气和光学诊断。研究了气压、磁场对放电电流、等离子体电位、等离子体密度和电子温度等放电参数的影响。放电显示在临界外加磁场下阳极辉光的开始，表明电子鞘层和双层的形成。放电电流最初降低;然而，当阳极上出现阳极斑点时，放电电流再次开始升高。阳极辉光形成的临界磁场取决于工作压力和放电电压。用朗缪尔探针和光谱诊断方法详细研究了离子鞘层到电子鞘层的转变过程。阳极附近的等离子体电位在从离子鞘层向电子鞘层过渡的过程中降低。当阳极斑点完全形成时，等离子体电势锁定在氩气的电离电势上。系统的研究表明，在转变过程中，电子温度升高，等离子体密度下降的散装等离子体。放电的光谱显示存在强的氩原子和离子线。这些谱线的强度在两个鞘层之间的过渡期间显示出下降。在形成阳极斑点之后，由于电子鞘层中增强的电离和激发过程，在放电电流和浮动电位中观察到5-20 kHz量级的振荡。
2018-08-29 physics.plasm-ph
Transient Hollow Cathode Effects and Z pinch Formation in a High Current Capillary Discharge with a Metal Plasma
本文介绍了一系列实验结果，其目的是探索在适合于X射线激光的参数下，在毛细管放电中形成纯金属等离子体的不同方案。实验中进行陶瓷壁毛细管放电电流高达120 kA，与可用的ID为3和8毫米之间，长度从60至100毫米。在毛细管中的初始等离子体条件利用瞬态空心阴极效应在预电离放电。聚焦到阴极背面的激光启动毛细管体积中的光束活动和等离子体注入。为了促进金属烧蚀进入陶瓷壁材料以外的元件的箍缩通道，已经尝试了许多分级环方案。等离子体轴向观察使用时间和能量分辨软X射线针孔图像以及从时间分辨软X射线光谱。通过改变主放电电流的上升速率和预电离条件，可以看出Z箍缩柱的直径和稳定性受到影响。从烧蚀的壁材料的等离子体形成的梯度环结构的物种的比率被发现取决于毛细管的尺寸以及其他操作条件。
2006-12-26 physics.plasm-ph
Enhancement of DC-driven flashing corona by dielectric enclosure
在这项工作中，闪电晕增强的效果，通过引入聚四氟乙烯绝缘外壳附近的电极组件进行了研究。在没有电介质的空气中操作的放电能够在大约200 V的非常窄的电压范围内操作。脉冲频率低于1.2 kHz，电流峰值低于14 mA。将施加到正电极上的电压增加到超过该范围将导致电极之间的火花。当使用围绕高压电极的聚四氟乙烯管外壳时，稳定的闪光电晕操作的窗口扩展到3-5 kV。脉冲频率增加到12 kHz，电流峰值水平增加到约35 mA。当电压超过峰值脉冲频率时，脉冲频率将下降，直到放电脉冲完全停止。特氟龙外壳能够将沉积到放电中的平均功率从10毫瓦提高到220毫瓦。此外，增强的闪光电晕的产物气体被测试为主要是具有可追踪量的NO $_2$的臭氧。放电使用约150 eV和1950 eV每一个臭氧分子和二氧化氮分子分别。
2019-08-10 physics.plasm-ph
Ignition and extinction phenomena in helium micro hollow cathode discharges
微空心阴极放电（MHCD）的产生使用250 μ m厚的氧化铝介电层夹在两个镍电极的8 μ m厚。采用激光打孔技术在芯片中心形成贯通腔。直径为几百微米的MHCD使我们能够在大气压下在氦气中产生直流放电。采用缓变斜坡电压发生器研究了微放电的点火和熄灭周期。通过使用V-I行为的电特性和通过可调谐二极管激光光谱测量He*（3S 1）亚稳原子密度来进行分析。在点火的微放电，2 s长的电流峰值高达24 mA的观察，有时其次是低振幅阻尼振荡。在氦气压力高于400托，观察到的振荡行为的放电电流之前的微放电的灭绝。在高压下的消光期，同样的不稳定性也出现在He*（3S 1）亚稳原子密度上，但相对于电流振荡延迟了几s。因此，亚稳原子不可能是所观察到的不稳定性产生的根源。
2016-04-29 physics.plasm-ph
Glow-to-arc transition in graphite cathode with high-current magnetron discharge
本研究通过超功率脉冲磁控管放电，探究石墨阴极辉光-电弧转变机制，发现阴极亮点形成是电弧转变的前兆，为优化磁控管放电稳定性提供参考。
2025-01-22 physics.plasm-ph
Experimental Study of a Low-Voltage Pulsed Plasma Thruster for Nanosatellites
本文设计、制造了一台同轴脉冲等离子体推力器，并进行了试验研究。该设计证实了PPT在放电电流水平为10.4kA的放电等离子体上的100至200 V的显著降低的放电电压下的操作，类似于磁等离子体动力学电弧。PPT阴极在宽范围的压力下用ICCD照相机成像，并且照片表明在较高压力下“无斑点”的扩散电弧附着到阴极，并且在较低压力下出现常规阴极斑点。阴极腐蚀速率测量支持在较高压力下“无斑点”操作的结论和在较低压力下阴极斑点的存在（在4托和3.5e-5托下分别测量到16.194 ug/C和40.785 ug/C的腐蚀速率）。
2022-12-04 physics.plasm-ph
Reduced-order non-self-consistent Monte Carlo simulation of a planar magnetron discharge: electron heating, recapture and racetrack formation
University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）；Universität Innsbruck（因斯布鲁克大学）
该研究针对氩气中圆形平面磁控管放电提出降阶非自洽蒙特卡罗模型，结合两种磁场表示等方法，虽碰撞模块有高估但可半定量解释传输，模拟能再现电子群体情况，可用于比较磁场及分析相关现象，是计算量小的工具。
2026-07-23 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Continuous wavelet transform based time-scale and multi-fractal analysis of the nonlinear oscillations in a hollow cathode glow discharge plasma
对空心阴极辉光放电等离子体中与阳极辉光相关的非线性浮动电位波动进行了基于连续小波变换的时间尺度和多重分形分析。连续小波变换已被用来获得等高线和山脊图。从起伏的轮廓线中检测到尺度偏移（或逆频率偏移），这是一种典型的非线性行为。从脊图，我们已经确定了存在的非线性和程度的混乱。利用小波变换模极大值技术，我们得到了多重分形谱的波动在不同的放电电压和频谱被观察到成为一个单分形周期信号。这些多重分形谱也被用来估计不同的数量，如相关性和分形维数，多重分形度和复杂性参数。这些估计已被发现是一致的非线性时间序列分析。
2009-09-12 nlin.CD physics.data-an physics.plasm-ph
Non-linear macro evolution of a dc driven micro atmospheric glow discharge
研究了微氩气射流与静止水体之间产生的微大气辉光放电的宏观演化过程。微放电的行为类似于一个复杂的生态系统。与水作阳极时的微放电不同，水作阴极时的微放电具有非线性特性。采用增强型电荷耦合器件，通过控制曝光时间，对不同放电电流下的微放电进行了多组快照，每组快照由256幅连续拍摄的图像组成。边缘检测方法用于识别水面，然后通过将微放电区域上的信号计数相加来定义总亮度。不同放电电流下的水面运动表明，当水作为阴极时，水面下降的速度越来越快。相反，当水表现为阳极时，水面以恒定速度下降。光变曲线类似于逻辑增长曲线，表明微放电过程中存在自抑制过程。同时，当水作为阳极时，总亮度在相同的时间内线性增加。放电-水的相互作用导致微放电的发展。当水作为阴极和阳极时，微放电的不同行为可能与带电粒子弹过程有关。
2015-10-15 physics.plasm-ph
Reproducibility of a Titanium Plasma Vacuum Spark Discharge
在120 ns 150 kA放电中使用钛电极的真空火花等离子体的广泛操作的结果。热点被发现形成一个规则的间距在拉链Z箍缩等离子体，形成接近阴极，并延伸到约三分之二的阳极间隔在一段时间内的几纳秒。放电的轴由聚焦到阴极电极表面上的Nd：YAG激光的初始等离子体很好地限定。给出了一个阳极电极寿命内热点形成的统计数据。一个和三个热点之间的形式和有利的位置是在1.5和3.0毫米，从阴极和最强的发射，如在过滤的X射线针孔相机中观察到的，来自最接近阴极的热点。在50和350 nm之间解析的发射光谱显示了宽范围的Ti电离，其允许区分阳极吹离等离子体、Z箍缩和热点等离子体的温度。这些结果与滤波PIN二极管信号和滤波针孔图像进行了比较。
2006-11-27 physics.plasm-ph
Application of classical models to high resolution electric field strength falls in a hydrogen glow-discharge
本文介绍了两个经典模型的应用进行高分辨率的电场测量空心阴极放电在纯氢等离子体中操作。电场的测定是通过氢的2S能级的斯塔克位移和分裂，然后通过光电流检测来完成的。两个经典的模型，Rickards的和Wro{\displaystyle Wro}ski的，被施加到这些测量的目的是获得第一次估计的放电动态。所选择的模型提供了一个想法的离子运动，它们的能量和它们的平均自由程在阴极下降区域，以及电场强度行为取决于放电特性。
2020-09-11 physics.plasm-ph
Experimental study on hard X-rays emitted from metre-scale negative discharges in air
我们调查米长的负放电的发展，并专注于其X射线发射。我们描述的外观，时间和空间分布的X射线。它们以纳秒级的脉冲形式出现，主要出现在阴极区。光谱可以由具有200 keV特征光子能量的指数函数表征。利用纳秒级的快速摄影技术，我们在记录X射线的时间内拍摄了预击穿现象的详细图像。我们发现双极放电结构，也被称为“试点系统”，在阴极附近。在我们以前的研究X射线从积极的放电，我们相关的X射线发射与正面和负面流光之间的遭遇。我们认为，类似的过程是负责X射线产生的闪电领导者。
2015-01-05 physics.plasm-ph
A Comprehensive multi-species comparison of rotational temperature probes in a DC Ar/N$_2$ micro-hollow cathode discharge
Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM – CNRS), Université Sorbonne Paris Nord（巴黎北大学索邦材料工艺科学实验室（LSPM-CNRS））
本文通过比较微等离子体中多种旋转温度探针，揭示了不同物种在非平衡条件下的可靠性差异，强调了交叉验证的重要性。
2026-01-08 physics.plasm-ph
Implementation of a cathode directed streamer model in Air under different voltage stresses
随着气候变化法规的不断增加，为了找到可行的SF6替代品，应该对压缩空气等替代品进行适当的评估。对于中压应用，耐受电压被用作尺寸标准，这取决于作为电击穿前兆的流光的起始和传播。对于设计优化，在不同的应力，压力等情况下，这种放电的起始和传播机制的透彻理解，应该通过预测模型进行实验和数值研究。迄今为止，大多数数值研究都是通过自制的代码作为拖缆模型是不容易在商业软件，因为这种计算的复杂性和非线性。最近，随着商业有限元软件COMSOL（tm）Multiphysics的等离子体模块的鲁棒性的增加，可以开发具有合理精度的流光放电模型。本文提出了一种实现和验证的方法，在空气中的流注演变为不同的电压应力。短间隙（$\le$ 5 mm）在标准温度和压力（STP）条件下的模拟结果已提交，分析和比较与一些经典的论文，以评估这种模型的适用性，为进一步研究非热放电。中压，流光放电，环保气体，数值模型。
2020-10-15 physics.plasm-ph
Investigation of glow discharge plasma energy distribution using a gridded energy analyzer considering plasma-facing materials related processes
Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）
本研究通过格栅能量分析仪研究直流等离子体放电中离子的能量分布，发现不同离子组处于局部热平衡状态。
2025-11-29 physics.plasm-ph
Proof of operation of a micro-hollow cathode discharge driven by a true ns-pulsed high voltage: emission properties and atomic nitrogen production
Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux (LSPM), CNRS, Université Sorbonne Paris Nord（材料过程与科学实验室，法国国家科学研究中心，索邦巴黎北大学）；Laboratoire Energétique Moléculaire et Macroscopique, Combustion (EM2C), CNRS, Université Paris Saclay（分子与宏观能量、燃烧实验室，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）
本研究采用真纳秒脉冲高压驱动微空心阴极放电，通过光学发射与ns-TALIF诊断，实现氮原子密度最高6倍提升，功耗降低2个数量级，为六方氮化硼合成提供了新方案。
2026-08-03 physics.plasm-ph
Self-deformation in a dc driven helium jet micro discharge
本文报道了氦微射流在水电极上通过管道进入大气的大气压微放电过程中的三维自变形的实验观察。排放系统的几何形状是轴对称的。在减小放电电流的同时，直接观察到等离子体丝的三维集体运动。当水作为阴极时，放电体的三维形状由轴对称喇叭形变为矩形喇叭形。
2016-01-01 physics.plasm-ph
Implicit and Coupled Multi-Fluid Solver for Collisional Low-Temperature Plasma
本文提出了一种新的基于全牛顿（非线性、隐式）方法的多流体、多温度等离子体求解器。粒子输运采用电子和离子的漂移-扩散近似与电场的泊松方程耦合。此外，电子能量输运方程求解占电子热导率，焦耳加热，和能量损失的电子在碰撞中与中性物种。电子诱导电离的速率是电子温度的函数，也可能取决于电子密度（对等离子体分层很重要）。离子和气体温度保持恒定。输运方程的空间离散采用了适用于多维ACM框架的半导体物理学中的非等温Scharfetter-Gummel格式。我们展示了新的求解器模拟直流（DC）和射频（RF）放电。耦合方程的隐式处理允许使用大的时间步长，并且全牛顿法在每个时间步长处实现快速非线性收敛，从而大大提高了流体等离子体模拟的效率。我们讨论了解决不同的等离子体问题的时间步长的选择。新的求解器使我们能够解决几个问题，我们不能解决以前与现有的软件：二维和三维结构的整个直流放电，包括阴极和阳极区域的电场逆转，正常的阴极斑点和阳极环，等离子体分层扩散和收缩直流放电，和站立条纹在射频放电。
2020-08-17 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Validation and benchmarking of two particle-in-cell codes for a glow discharge
两个粒子在细胞的代码EDIPIC和LSP的基准和验证的平行板辉光放电在氦气中，其中的轴向电场已仔细测量，主要是调查和提高其碰撞模型的保真度。在这种情况下，电子碰撞电离的散射各向异性，以及二次电子发射产额的值，是不为人所知的。发射产率的实验不确定性对应于阴极电流的两个变化的因素。如果调整发射产额，使每个程序计算的阴极电流与实验值相匹配，则计算的电场彼此非常一致，并且在实验值的10%以内。两个程序都再现了实验中所看到的阴极下降宽度随外加电压的非单调变化。负辉光中的电子温度在两个代码的实验误差范围内，但慢捕获电子的密度被低估了。一个更详细的代码比较几个合成的情况下，电子束注入到氦气中显示，代码是非常好的协议电离率，以及弹性和激发碰撞各向同性散射图案。两个代码之间的其余显着差异是由于其电子二进制碰撞模型的差异，以及由于弹性和激发碰撞的各向异性散射。
2017-11-29 physics.plasm-ph
Investigation of Vortex Structures in Gas-Discharge Nonneutral Electron Plasma: IV. Pulse Ejection of Electrons at the mutual interaction of Vortex Structures
本文给出了电子从气体放电非中性电子等离子体中在涡旋结构相互作用下的喷射的实验研究结果。涡旋结构的周期性接近导致电子从涡旋结构本身以及从电子鞘层的邻近区域向放电装置的端部阴极喷射。喷射以彼此跟随的短脉冲和长脉冲的形式发生。研究了这些脉冲的性质以及它们接近时涡旋结构相互作用的动力学。
2015-08-30 physics.plasm-ph
Field Electron Emission Induced Glow Discharge in Nanodiamond Vacuum Diode
本信扩展了固态场发射器件自感加热的先前发现。已经发现，利用富含石墨的多晶金刚石作为阴极材料的真空二极管（基础压力$\sim10^{-9}$ Torr）可以在没有任何外部扰动的情况下从二极管状态切换到电阻器状态，再切换到辉光放电等离子体状态，即，所有转变都是自诱导的。结合原位场发射显微镜和非原位电子显微镜和拉曼光谱的结果表明，二极管的纳米金刚石阴极加热到约3000 K，这导致自诱导材料蒸发，电离，并最终形成微等离子体。我们的研究结果证实，场致发射，通常称为冷发射，是一个非常复杂的现象，可以导致严重的热负荷。热负荷和材料逃逸是导致真空二极管退化的主要因素，即开启场逐渐增大，场增强因子逐渐减小，最终失效。
2018-11-10 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Spatiotemporal profile of emission from oscillating dc micro discharges
平行板氩气直流微放电中的轴向光分布表现出与大尺度放电相似的行为。在小电流Townsend模式和大电流辉光模式之间存在一个大的电流区域，在该区域中出现不同的振荡，并且动态伏安特性表现出滞后行为。在振荡期间，最大峰值强度移动到更靠近阴极，这是异常辉光区的特征，即使平均电流相当小。
2011-05-19 physics.plasm-ph
Effect of secondary electron emission on subnanosecond breakdown in high-voltage pulse discharge
在实验和动力学模拟中，研究了中高压氦气脉冲放电中的亚纳秒击穿现象。结果表明，电流增长的特征时间可以通过次级电子发射来控制。我们测试了次级电子产额对钛、碳化硅和CuAlMg合金三种阴极的等离子体参数的影响。通过改变脉冲电压幅值和气体压力，确定了亚纳秒击穿的存在区域。
2016-12-12 physics.plasm-ph
Doubly Forced Anharmonic Oscillator Model for Floating Potential Fluctuations in DC Glow Discharge Plasma
本文用一个具有两个强迫项的非简谐振子来模拟直流辉光放电等离子体中的浮地电位涨落。在放电系统中，其中一个电极被偏置到负电压源（即阴极），第二个电极被偏置到正电压源（即阳极），而不锈钢真空室接地。直流辉光放电等离子体是通过在阴极上施加相对于接地腔室的负电压而产生的。当使用第二电源向阳极施加正电压时，导致在实现触发标准时形成电势结构。这种电位结构被称为阳极双电层（ADL）。ADL的发展与FPF有关。因此，FPF分析来表征ADL的动力学特征。在这项工作中，实验观察到的FPF数值获得的振荡相比，使用非谐振子模型与两个强迫项。这些强迫项中的每一个都与实验中使用的两个电源相关联。利用相空间图、FFT、最大李雅普诺夫指数（LLE）等方法研究了实验和数值模拟得到的振荡现象。由该模型得到的振荡动力学特征与实验结果吻合较好，并可推广用于描述由多个力驱动的复杂系统。
2021-02-27 physics.plasm-ph
Propagation characteristics of dust$-$acoustic waves in presence of a floating cylindrical object in the DC discharge plasma
研究了$-$自激尘埃声波的实验观测及其在有、无漂浮圆柱体时的传播特性。实验是在直流辉光放电尘埃等离子体中进行的。尘埃粒子悬浮在等离子体与阴极鞘层的界面处。在尘埃介质中自发激发的DAW，并发现在较低的压力下，在阈值放电电流以上的离子漂移的方向（沿重力）传播。这种低频波的激发是尘埃云中离子-尘埃流不稳定性的结果。当存在一个半径大于尘埃德拜长度的漂浮圆柱体时，传播的尘埃声波的特性得到了改变。而不是在垂直方向上传播，发现在存在的浮动对象（保持垂直或水平）的DW斜向传播。此外，水平排列的漂浮物在鞘层区域的锥形尘埃云中形成波浪结构。的变化的传播特性的DAWs解释的基础上修改的电位（或电场）分布，这是一个后果的耦合鞘周围的圆柱形物体和阴极。
2016-05-03 physics.plasm-ph
Generation of anomalously energetic suprathermal electrons by an electron beam interacting with a nonuniform plasma
在阴极电子发射的高压直流放电模拟中观察到了高能超热电子的产生。由发射产生的电子束通过双流不稳定性与放电中的非均匀等离子体相互作用。等离子体的不均匀性保证了从射束到等离子体电子的有效能量传递。电子束激发等离子体波，其波长和相速度向阳极逐渐减小。阳极附近的短波将等离子体体电子加速到超热能量。阳极附近的鞘层将一些加速的电子反射回等离子体。这些电子穿过等离子体，在阴极附近反射，再次进入加速区，但能量比以前更高。这样的粒子被加速到比第一次加速后高得多的能量。这种机制在解释早期实验观察到的高能超热电子在类似的放电中发挥了作用。
2015-03-17 physics.plasm-ph
Axisymmetric magnetic field effects on hollow cathode generated plasma column in APPEL-device
Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国家研究所）
本研究探讨了轴对称磁场对等离子体柱的影响，发现高能电子的约束和碰撞阻尼对等离子体传播至关重要。
2025-12-29 physics.plasm-ph
Influence of nitrogen impurities on an electron-excited helium atoms concentration in the self-sustained normal dc glow discharge at atmospheric pressure
研究了大气压下氮杂质对自持正常直流辉光放电参数的影响。在大气压辉光放电中，测量了氦（99.98%He）和含氮氦中低激发态氦原子2_1s、2_1p、2_3s和2_3p的浓度。结果表明，在氦气中加入氮气（小于5%），会导致极间电压和气体温度的增加。与此同时，即使在0.5%的氮混合物中，阴极区低激发态氦原子的浓度也会急剧降低。
2004-11-03 physics.plasm-ph
Collisional kinetics of non-uniform electric field, low-pressure, direct-current discharges in H$_{2}$
高能氢原子，分子和离子在纯H $_2$放电的碰撞动力学的模型被用来预测H $_2$发射剖面和空间分布的发射从阴极区域的低压，弱电离放电与各种各样的实验进行比较。正离子和负离子的能量分布也进行了预测。为空间均匀电场和电流密度小于$10^{-3}$ A/m $^2$开发的模型扩展到非均匀电场，$10^{3}$ A/m $^2$的电流密度，和电场气体密度比$E/N = 1.3$ MTd在0.002至5托压力。（1 Td = $10^{-21}$ Vm $^2$和1 Torr = 133 Pa）观察到的H $_α$发射的远翼多普勒展宽和空间分布与H $^+$、H $_2^+$、H $_3^+$和H $^-H$离子、快H原子和快H $_2$分子之间的反应以及与表面上快H原子的反射、激发和附着一致。H $_α$激发和H $^-$形成主要通过快H、快H $_2$和H $^+$与H $_2$的碰撞发生。简化包括使用一维几何形状、多束传输模型和平均阴极下降电场。H $_α$发射与电流密度在8个数量级以上呈线性关系。对H $_2^+$和H $_3^+$的离子能量分布计算值与实验值符合得很好，但对H $^+$和H $^-$的离子能量分布计算值仅定性符合.实验成功地模拟范围从短间隙，平行平面辉光放电梁状，静电约束放电。
2010-12-01 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Direct current parallel microdischarges in helium
平行微空心阴极放电的特点是通过电气和光谱研究，并通过使用ICCD相机。V-I曲线在Townsend和正常辉光区之间存在一个滞后循环。对于Id =4- 10 mA，气体温度范围在300-500{ \textdegree }C之间。当孔的直径减小时，需要更大的放电电压。
2021-12-10 physics.plasm-ph
Regenerative Soot-IX: C3 as the dominant, stable carbon cluster in high pressure sooting discharges
本文介绍了石墨空心阴极双等离子体离子源在恒流放电下工作时所得到的结果。这种双模式操作使我们能够同时获得质谱和发射光谱。在质谱中，C3是主要特征，但C4和C5也很突出，而在发射光谱中，C2也存在，并且它的存在表明它处于激发态而不是离子态。这些事实提供了C3由于烟灰形成序列的再生而产生并使其处于离子状态的证据。C3是一种稳定的分子，也是在高压放电的再生烟灰环境中存活的碳簇中唯一的优势物种。
2016-11-15 physics.plasm-ph
Development of the Thomson scattering measurement system for cascade arc device with indirectly heated hollow cathode
本文开发了一套用于级联电弧等离子体窗口装置的汤姆孙散射测量系统，成功测量了阴极下游20 mm处的电子密度和温度，为压力分离能力研究提供了关键数据。
2023-10-11 physics.plasm-ph
Axial light emission and Ar metastable densities in a parallel plate dc micro discharge in steady state and transient regimes
本文用快速ICCD相机时间分辨成像法研究了平行板直流微放电（原料气：氩气，放电间隙d= 1 mm，气压p= 10 Torr）中的轴向发射分布。此外，伏安（V-A）特性记录和Ar* 亚稳密度测量可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）。稳态状态下的轴向发射轮廓与标准尺寸放电（d=1cm，p= 1 Torr）中的相应轮廓相似。对于某些放电条件下，弛豫振荡存在时，微放电之间的小电流汤森德模式和正常辉光周期性切换。同时，轴向发射轮廓显示瞬态行为，从阳极处的峰值分布开始，在正常辉光期间逐渐向阴极移动。氩亚稳密度的发展与振荡放电电流高度相关。在低电流汤森德模式（T= 320- 400 K）和高电流辉光模式（T=469- 526 K）的气体温度被确定为作为放电电流的函数的记录的光谱轮廓的加宽。
2011-09-12 physics.plasm-ph
Investigation of light ion fusion reactions with plasma discharges
研究轻离子聚变反应产额与低反应能的关系对于理解恒星燃料链和发展未来能源技术具有重要意义。实验变得越来越具有挑战性，在较低的反应能，由于指数下降的聚变截面低于库仑势垒。我们报告的实验中，氘-氘（D-D）聚变反应的研究，在脉冲等离子体中的辉光放电制度，使用台式装置。我们使用粒子在细胞代码模型等离子体条件。这种方法的优点是相对较高的峰值离子电流和电流密度（0.1至几A/cm^2），可以应用于金属丝阴极几天。我们用基于闪烁器的探测器探测D-D反应中的中子。对于钯靶，我们发现中子产率作为阴极电压的函数，比在离子能量低于2千电子伏（质心框架）的裸核聚变预期的产率高100倍以上。一个可能的解释是由于1000+/-250 eV的电子屏蔽电势而对离子能量进行了校正，这增加了通过排斥性库仑势垒的隧穿概率。我们的紧凑，强大的设置，使参数研究这种效果在相对较低的反应能。
2019-05-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Thermal balance of tungsten monocrystalline nanoparticles in high pressure magnetron discharges
纳米粒子是在溅射磁控管放电操作与钨阴极在30帕的氩气压力。结构分析表明，它们属于核壳型结构。核是主要在亚稳β-钨相的单晶体，并且壳由氧化钨制成。亚稳相的起源归因于器件中残余氧的存在。由于该相通过退火转变为稳定的α-钨相，因此使用纳米颗粒热平衡的标准模型来找到它们在所考虑的实验条件下可以达到的温度。结果表明，这个温度是显着高于气体，但不足以高到转变的单晶亚稳β相在等离子体过程中。
2019-06-12 physics.plasm-ph
3D modelling of self-organized patterns of spots on anodes of DC glow discharge
本文自洽地模拟了圆柱形辉光放电管中金属阳极上斑点的自组织斑图。一个标准模型的辉光放电，包括保存和传输方程的一个单一的物种的离子和电子，写与使用的漂移扩散和局部场近似，和泊松方程。计算域是从阳极到放电柱的区域;仅考虑近阳极区域中的过程。多个解决方案，存在于相同的范围内的放电电流和描述模式，有和没有阳极斑点，计算通过一个固定的求解器。计算的斑点表现出意外的行为。发现在每个斑点的中间的局部阳极电流密度的反转，即在斑点内部形成微型阴极。这些解不符合非线性耗散系统中自组织的传统模式，例如，模式不通过分叉连接。
2018-02-26 physics.plasm-ph
Structural transformation of dusty plasma crystal in DC discharge plasma by changing confinement ring bias
本研究在LDPEx装置上通过调控约束环偏压改变约束势，在不影响整体等离子体参数的前提下，实现了尘埃等离子体晶体从稳定结构到核心固液共存的转变，并揭示了其由下层尘埃涨落触发的熔化机制。
2023-10-05 physics.plasm-ph
Swarm parameter measurement in hydrogen, considering secondary photonic electron emission
在高于$1\,$ kPa的压力和$E/N=100-200\,$ Td的约化电场下，氢气中的放电在脉冲汤森实验中显示出特征电流振荡。这可以通过光电阴极的二次电子发射来解释：在释放初始$10^4-10^6$初级电子的激光脉冲之后几百纳秒，从阴极发射出次级电子。文献中讨论的机制是中性分子的UV发射，到达阴极的正离子的发射，以及激发的中性分子的背散射。对于高达$500\,$ Td和高达$2\,$ kPa的压力的测量，我们模拟了不同的源，并且同意先前的发现，即观察到的二次发射纯粹是由于低于$200\,$ Td的紫外光：模拟符合振荡波形的复杂形式。得到的群体参数与文献吻合较好。我们的研究结果表明，一个非常高的效率的光电阴极的UV光的能量以上$8\,$ eV。
2018-02-08 physics.plasm-ph
Effect of magnetic field on the hysteresis phenomena and floating potential oscillations in a reflex plasma source
本文对有磁场的反射等离子体源中的周期振荡和混沌振荡进行了实验研究。实验在一个由两个阴极和一个环形阳极组成的反射等离子体源中进行。以氩气为背景，在均匀轴向磁场中，产生潘宁型直流辉光放电。击穿电压附近的电流-电压特性表现出两个不同的放电电流制度的滞后。研究了磁场对放电电流和悬浮电位振荡的影响。在典型的轴向磁场下，放电从高放电电流状态（超过4-5 mA）（无振荡状态）过渡到低放电电流状态（小于1 mA）。在1-50 KHz的频率范围内，低电流区随放电参数的变化呈现周期振荡或混沌振荡。当外加磁场达到90高斯时，周期振荡的频率随磁场的增大而增大，当外加磁场进一步增大时，周期振荡的性质变为混沌。
2017-03-14 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
A self-consistent hybrid model of kinetic striations in low-current Argon discharges
建立了惰性气体小电流直流放电中静止和运动条纹的自洽混合模型。本文在碰撞等离子体中电子的非定域Fokker-Planck动力学方程中引入了相空间中表面扩散的概念。在与原子的非弹性碰撞中，电子在能量跳跃之间沿着总能量恒定的表面扩散。用两种方法得到了1d 1u电子动力学方程的数值解，并与离子输运和泊松方程相耦合。采用两能级激发-电离模型和全化学模型（包括分步电离和Penning电离），研究了低电流下Townsend和氩气中辉光放电中条纹形成的动力学过程。Townsend和辉光放电在低电流下出现直立条纹。当电流超过临界值时，在辉光放电中获得了移动的条纹。它们起源于阳极并向阴极传播。我们用二能级和全化学模型得到了两种类型的运动条纹，它们类似于实验中观察到的s和p条纹。模拟结果表明，阳极区的过程可以控制正柱等离子体中的运动条纹。所开发的模型有助于澄清在低放电电流和低气体压力下的惰性气体直流放电中的静止和移动条纹的性质。
2022-01-14 physics.plasm-ph
Melting transition of two-dimensional complex plasma crystal in the DC glow discharge
自洽尘埃晶体的形成及其熔化是射频等离子体中的一个众所周知的现象，但在直流辉光放电等离子体中仍然具有挑战性。在这里，我们报告的二维尘埃等离子体晶体的熔化，悬浮在阴极鞘层的直流辉光放电等离子体。实验在$Π-$形状的粉尘等离子体实验（DPEx）装置中进行，其中在氩等离子体背景中的限制条之间形成三聚氰胺甲醛颗粒的固定晶体。当中性压力降低时，稳定结构被破坏，变为流体状态。甚至在很低的压力下达到气体状态。中性压力范围内观察到这种熔化转变是一个数量级小于射频放电等离子体中报道的。通过评估不同特征参数的变化，如对关联函数，Voronoi图，局部键级，缺陷分数和尘埃温度作为背景中性压力的函数，确认了过渡。这种转变归因于有效粒子温度的增加，我们认为这是由于电荷波动和离子流的增加而发生的。该装置的特殊功能，有助于尘埃晶体的形成和它的熔化在直流辉光放电，可以实现研究与尘埃晶体在直流辉光放电等离子体装置中的各种现象。
2020-04-30 physics.plasm-ph
Experimental study of atmospheric pressure single-pulse nanosecond discharge in pin-to-pin configuration
在这项工作中，我们提出了一个纳秒高压放电的实验研究在一个引脚到引脚电极配置在大气条件下工作在单脉冲模式（无记忆效应）。测量了各种放电参数，包括电压、电流、气体密度、旋转/振动/气体温度和电子数密度。几种不同的测量技术，包括微波瑞利散射，激光瑞利散射，光学发射光谱增强纳秒探测脉冲，快速摄影，和电气参数测量。火花和电晕放电制度进行了研究，放电脉冲持续时间为90 ns和电极间隙尺寸范围从2到10 mm。火花制度观察间隙< 6 mm，使用放电脉冲能量为0.6-1 mJ/mm的间隙长度。在较小的电极间隙和较大的脉冲能量下，观察到较高的电子数密度、每间隙长度的总电子数、放电电流和气体温度，达到约7.5x10^15 cm-3、3.5x10^11电子/mm、22 A和4，000 K的最大值（在放电后10 μ s），分别用于2 mm间隙和1 mJ/mm放电脉冲能量。初始击穿之后是发生在约30-70 ns后的二次击穿，并且与阴极点的点燃和放电到阴极电弧的过渡相关联。大部分放电脉冲能量在二次击穿之前沉积到气体中（85-89%）。纳秒放电脉冲后的电子数密度衰减的特征时间尺度为150 ns的解离复合和电子附着到氧的机制。对于电晕区，观察到的脉冲能量（~0.1 mJ/mm）、峰值传导电流（1-2 A）和电子数（3-5x10^10个电子/mm）以及气体温度（360 K）显著降低。
2021-06-18 physics.plasm-ph
The magnetized dusty plasma discharge : negative and positive space charge modes
本文分析了尘埃等离子体中跨越磁场的放电结构。尘埃大颗粒带负电，但由于质量大而未被磁化。电子是高度磁化的，离子具有中等磁化强度。这导致不同物质在磁场上的不同传输速率。根据磁场的大小和不同物质上的相对电荷，尘埃颗粒可能是主要的电流载体。然后，电极附近的空间电荷云将由不同物质的相对迁移率确定。放电可以以两种模式中的一种模式操作，即以强阴极下降为特征的正空间电荷（PSC）模式和以宽阳极下降为特征的负空间电荷（NSC）模式。尘埃粒子特有的特征也可以在放电结构中发挥作用，例如颗粒上的可变平衡电荷，取决于局部电位和物种温度，重力对颗粒动力学的影响，以及颗粒的充电速率。尘埃颗粒也可以形成一种有序的结构，即尘埃等离子体晶体。不同种类的流体模型被用来计算所产生的放电的结构，将上述效果。从PSC模式的过渡到NSC模式的磁场，压力和灰尘的性质是不同的。
2004-11-11 physics.plasm-ph
Simulation of a wire-cylinder-plate positive corona discharge in nitrogen gas at atmospheric pressure
在这项工作中，我们将执行一个模拟的线柱板正电晕放电在氮气中，并比较我们的结果与已经发表的实验结果在空气中相同的结构。我们选择模拟这种创新的几何形状，因为已经通过实验确定，它可以产生高达0.35 N/m的每单位电极长度传输到气体的推力，并且还能够在空气中诱导8-9 m/s范围内的离子风顶部速度。在我们的模型中，所使用的离子源是一个小直径的导线，它产生一个积极的电晕放电在氮气直接到接地电极，之后，所产生的正离子进一步加速在地面和阴极之间的加速通道。通过应用流体动力学和静电理论，将计算作用在所考虑的几何形状上的所有流体动力学和静电力，以试图从理论上确认所产生的离子风轮廓以及每单位电极长度的推力。这些结果是重要的，以建立这种模拟工具的有效性，为今后的研究和开发这种效果的实际目的。
2012-02-21 physics.plasm-ph
