Comparative Analyses of Plasma Properties and Composition in Two Types of Small-Scale Interplanetary Flux-ropes
行星际小尺度磁通量绳（SIMFR）的起源以及SIMFR与磁云（MC）的关系至今仍存在争议。在这项研究中，收集了两个SMIFR群体，即，源自太阳的SIMFR（SIMFR-SUN）和源自太阳风的SIMFR（SIMFR-SW）。我们定义SIMFR-SUN（SIMFR-SW）为包含（排除）逆流超热电子并远离（接近）日球电流片的SMIFR。通过对1998年2月至2011年8月ACE观测到的52个SIMFR-SUN和57个SIMFR-SW事件进行无力磁绳模型拟合，验证了SIMFR-SUN和SIMFR-SW事件的有效性。使用的方法，有关的测量，其空间位置内的磁通绳，一个比较调查的等离子体和成分特性内的两个人口SIMFR。结果表明，两类SIMFR具有明显的差异。与SIMFR-SW相比，SIMFR-SUN具有类似于MC的特征，具有较低的中心质子密度、较高的Vrad、较高的低FIP元素丰度、较高且波动较大的平均离子电荷态和与低电晕加热有关的离子电荷态比。此外，SIMFR-SUN内部离子电荷态分布向阳侧高于地球侧，这可能是由耀斑加热引起的。此外，SIMFR-SUN和MCs都显示出血浆β与He/P趋势之间的反相关性。这些特征表明SIMFR-SUN和MC很可能具有相同的起源。这项研究支持SIMFR的两个来源，即，日冕和太阳风。
2020-08-05 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.plasm-ph
Comparative analysis of wavenumber response in phase contrast and spiral phase imaging systems for plasma diagnostics
National Institute for Fusion Science（国立研究開発法人 核融合科学研究所）；Kochi University of Technology（高知工科大学）；The Graduate University for Advanced Studies, SOKENDAI（综合研究院）
本研究通过数值对比发现，螺旋相衬成像（SPCI）相比传统相衬成像（PCI）具有更低的波数响应下限，可为多尺度等离子体湍流研究提供互补诊断信息。
2026-08-03 physics.optics physics.plasm-ph
Three-dimensional wake fields, generated in plasma by cylindrical electron bunch
得到了相对论电子束团在等离子体中（在等离子体波导或无限等离子体中）产生的尾流场的表达式，并分析了存在和不存在强纵向磁场的情况。对这两种情况下的电子束团参数的依赖性的场振幅进行了比较分析。
1998-04-15 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Dispersive and kinetic effects on kinked Alfvén wave packets: a comparative study with fluid and hybrid models
通过对低- $β$等离子体的MHD、Hall-MHD和混合模拟结果的比较，研究了色散和动力学效应对二维扭折Alfvén波包演化的影响.我们发现，霍尔项决定了在流体和混合模型的特征时间$τ^*=τ_a\ell/d_i$的波包的整体演变。波包的色散导致波能转换成内部等离子体能量。当考虑动力学质子时，质子内能的增加有来自等离子体压缩和相空间混合的贡献。后者发生在平行于引导装置磁场的方向上，这是由于质子以阿尔文速度与波包强制的可压缩模式共振。我们的研究结果之字形观测和太阳风能量的影响进行了讨论。
2023-02-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Comparative simulations of Kelvin-Helmholtz induced magnetic reconnection at the Earth's magnetospheric flanks
本研究通过三维电阻性霍尔磁流体动力学模拟，对比有无初始磁剪切的情况，分析了行星际磁场北向时地球磁层侧翼KHI诱发的磁重联差异，量化了双重重联闭合磁力线特征，为磁层顶等离子体输运研究提供依据。
2024-05-22 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Formation and Dynamics of Vortex Structures in Pure and Gas-Discharge Nonneutral Collisionless Electron Plasmas
本文对纯电子和气体放电电子非中性等离子体中涡旋结构的形成、相互作用和动力学过程的实验研究结果作了比较分析。讨论了这两种等离子体中涡旋结构的形成和行为的一般过程。的现象，只发生在这些等离子体之一，也被认为是。结果表明，涡旋结构行为的差异是由不同的非中性电子等离子体初始状态引起的。讨论了涡旋结构在非中性电子等离子体中的作用。
2013-08-25 physics.plasm-ph
Measurement of Wave Electric Fields in Plasmas by Electro-Optic Probe
等离子体中的电场测量允许在本研究中的实验和模拟之间进行定量比较。介绍了一种基于普克尔斯效应的电光传感器，用于测量RT-1装置磁层高频加热波电场。该系统的优点是电场测量可以检测出与波磁场分离的静电波，传感头与周围强杂散场电隔离。在电子回旋加热等离子体中，在双环天线处激发电磁波用于离子加热。在空气中，测量的波电场是在良好的绝对协议与那些预测的任务/WF 2代码。在非均匀等离子体中，与模拟的电场相比，外围区域的波电场有所增强。天线的电势振荡是定性解释实验结果的可能原因之一。
2016-08-26 physics.plasm-ph
Energetic spin-polarized proton beams from two-stage coherent acceleration in laser-driven plasma
我们提出了一个方案来克服自旋极化离子加速中极化损失的巨大挑战。当拍瓦级激光脉冲穿透由双层平板和预极化卤化氢气体组成的复合等离子体靶时，激光驱动的等离子体在靶中产生了一个强的准静态纵向电场。该场具有变化的漂移速度，通过两阶段相干加速过程有效地提升预极化质子。它的优点是不仅能获得高能量的束流，而且能消除加速质子的不希望的极化损失。我们通过哈密顿量分析研究了质子动力学，特别是推导了触发两级相干加速的阈值。为了证实理论预测，我们进行了三维PIC模拟，其中前所未有的质子束的能量接近半GeV和极化比$\sim$ 94\%。
2020-11-20 physics.acc-ph physics.app-ph physics.plasm-ph
Fast Particle-in-Cell simulations-based method for the optimisation of a laser-plasma electron injector
本文提出一种基于截断电离注入和SMILEI代码的激光等离子体电子注入器优化方法，通过减少计算资源生成大量配置，并讨论品质函数及两个工作点，数据开放供进一步研究。
2023-05-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Positive and negative DC glow discharges: a comparative study to characterize self-organized patterns on water surface
本研究通过比较正负直流辉光放电与水面相互作用的电学、光学和光谱特性，揭示负放电中高约化电场及N2+离子是自组织图案形成的关键，而正放电因低场均匀发射仅产生圆形均匀等离子体。
2025-04-20 nlin.AO physics.plasm-ph
Simplex-in-Cell Technique for Collisionless Plasma Simulations
我们将最近在无碰撞暗物质流体背景下引入的单胞（SIC）技术（Abel et al. 2012; Hahn et al. 2012）扩展到无碰撞等离子体的情况。六维相空间分布函数$f(\mathbf x,\mathbf v)$由三维流形的集合表示，我们称之为片。通过在均匀网格上求解泊松方程获得电势场，其中电荷密度通过相空间片的空间投影来计算。相空间密度的SIC表示有利于鲁棒性，高精度的数值演化的Vlasov-Poisson系统使用显着较少的示踪粒子比可比的粒子在细胞（PIC）的方法，通过减少与后者相关的数值散粒噪声。我们介绍了SIC制定和描述其实施在一个新的代码，我们验证使用标准的测试问题，包括等离子体振荡，朗道阻尼，和两个流的不稳定性在一维。新方案的优点是包括更高的精度和更快的收敛速度的粒子数。最后，我们激励和概述SIC高维问题的有效应用。
2015-06-23 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Comparative qualification of advanced plasma-facing materials for fusion pilot plants through public- and private-sector experiments in DIII-D
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Oak Ridge Associated Universities（橡树岭联合大学）；School of Metallurgy and Materials, University of Birmingham（伯明翰大学冶金与材料学院）；Avalanche Energy Designs, Inc.（Avalanche Energy Designs 公司）；OpenStar Technologies（OpenStar 科技公司）；University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Tokamak Energy Ltd（Tokamak Energy 有限公司）；Center for Energy Research, University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校能源研究中心）；Helion Energy, Inc.（Helion Energy 公司）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Thea Energy, Inc.（Thea Energy 公司）
通过DIII-D的公私部门实验，对44种先进面向等离子体材料进行比较评估，涵盖多种条件下的暴露测试，得出不同材料性能数据，为聚变试验工厂材料筛选及相关材料开发提供跨材料基准。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Electromagnetic total-f algorithm for gyrokinetic particle-in-cell simulations of boundary plasma in XGC
本研究将XGC中原用于核心等离子体的简化delta-f混合变量/回拉电磁算法推广为可纳入边界等离子体的total-f电磁算法，通过类DIII-D的H模模拟验证其对提升电子输运模拟保真度的必要性。
2022-04-26 physics.plasm-ph
Laser pulse focusing and energetic electron generation by magnetized plasma lens
本文利用OSIRIS 4.0平台进行2维PIC模拟，证明浸没于非均匀磁场的成形欠密等离子体靶能有效聚焦激光，并在合适位置设置ECR层可产生高能电子束。
2025-06-29 physics.optics physics.plasm-ph
Cavitation and charge separation in laser-produced copper and carbon plasma in transverse magnetic field
本文研究了在不同横向磁场作用下，激光烧蚀铜和石墨（碳）靶形成的等离子体羽流的动力学和几何特征。本文着重研究了在磁场中，等离子体羽流的原子质量对膨胀等离子体羽流的抗磁行为和几何形态的影响。同时捕获的两个方向的图像在正交于膨胀轴的时间分辨分析进行了铜和碳等离子体羽的投影三维结构的比较研究。在有磁场存在的情况下，铜和碳等离子体羽流在抗磁腔的形成和结构的形成方面观察到了明显的差异。在铜等离子体羽流中观察到一个椭圆形的空腔结构，随着时间延迟或磁场强度的增加，该结构逐渐形成尖锥形。另一方面，分裂的碳等离子体羽流在存在磁场的情况下表现为Y形结构，在所考虑的时间和磁场下没有观察到空腔状结构。基于修正的能量平衡关系的椭圆柱的几何形状，我们还模拟了羽流的动力学，这是在与观察到的等离子体膨胀在抗磁和非抗磁区域。
2021-06-04 physics.plasm-ph
Static and dynamic properties of multi-ionic plasma mixtures
在天体物理学或惯性约束聚变（ICF）实验中，经常会遇到含有三种或三种以上成分的复杂等离子体混合物。对于混合物中包含的物种有很大的差异，在原子序数Z，建模需要考虑在同一时间的低Z元素的动力学理论相结合的强耦合等离子体理论的高Z元素，以及所有的中间情况下，可能会出现在多组分系统。对于这种情况，我们研究了极端条件下三元混合物的对分布函数、自扩散、互扩散和粘度。这些数量可以产生的第一原则，使用轨道自由分子动力学的计算费用非常密集的模拟，以达到良好的统计。利用第一性原理的结果作为参考数据，我们评估的优点，一个全球性的分析模型的输运系数，赝离子在Jeleirs（PIJ），基于等电子假设（iso-n e）。通过一个多元超网链积分方程，验证了等熵公式描述混合物静态结构的质量。这种半解析建模比较好的模拟结果，并允许一个考虑等离子体混合物无法访问模拟。给出了ICF实验中材料混合的应用。减少一个多组分混合物的一个有效的二元混合物也建立在流体动力学的限制，并与PIJ估计ICF相关的混合物。
2020-02-24 physics.plasm-ph
Investigation of Stimulated Brillouin Scattering Driven by Broadband Lasers in High-Z Plasmas
本研究通过一维碰撞粒子模拟探究高Z等离子体中宽带激光驱动的SBS演化，发现激光带宽超过SBS时间增长率数十倍时可有效抑制SBS，为惯性约束聚变宽带激光设计提供指导。
2025-11-14 physics.plasm-ph
Molecular dynamics simulation of growth of Cu nanoclusters from Cu-ions in a plasma
利用分子动力学研究了脉冲等离子体中纳米团簇的生长。一个模型，允许一个考虑高能带电粒子在经典分子动力学的建议，并应用于研究的单次碰撞事件的纳米团簇生长。特别是，我们提供了一个比较分析的研究惰性气体聚集的方法和从离子在等离子体中的增长。强调了在模拟纳米团簇生长时考虑入射离子角分布的重要性。详细研究了从入射离子到纳米团簇的能量传递，以及入射离子在团簇表面的扩散。我们的研究结果是重要的理解和控制的纳米团簇生长过程。
2014-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Study of two-electron temperature plasma sheath using nonextensive electron distribution in presence of an external magnetic field
本文研究了在斜向外磁场作用下双电子温度碰撞等离子体中鞘层形成的物理过程。首先，对流体电子模型、玻尔兹曼电子模型和非广延电子模型进行了比较研究，预测了非广延参数q的合适范围。在后一部分中，考虑了碰撞双电子温度等离子体。热电子密度和冷电子密度都用非广延分布来描述，而冷离子则用流体方程来描述。通过改变非广延参数（q）和热-冷电子密度和温度，研究了不同碰撞机制下鞘层的性质。磁场倾角在极限$1^0 \leq α\leq 5^0$内变化。观察到在近平行磁场作用下电子分布明显偏离玻尔兹曼分布。此外，碰撞增强磁通沉积的高度磁化的情况下是一个重要的发现的研究。本研究的结果可以加深对等离子体物质相互作用过程的理解，其中发现了具有近平行磁场的多个电子群。
2022-08-26 physics.plasm-ph
Review of Mercury's Dynamic Magnetosphere: Post-MESSENGER Era and Comparative Magnetospheres
本文综述了后信使时代水星磁层的研究，并将其与其他行星磁层，特别是地球磁层的动力学进行了比较。本文首先介绍了水星，包括它的行星际环境，磁层，外逸层和导电核心。本文综述了向阳面磁层顶频繁而强烈的磁重联，即通量传输事件“簇射”，以及它们对磁层顶的磁鞘等离子体β和磁剪切角的依赖性，以及它们对通量环流和磁层-地表-外逸层耦合的贡献。其次，综述了极端太阳事件下水星磁层的研究进展，包括太阳活动对昼侧磁层的核心感应和重联侵蚀，以及夜侧磁层的响应。然后，总结了等离子体片的晨昏特性，包括离子的特性、电流片的结构和磁重联的动力学。最后一个主题回顾了水星磁层中的粒子扰动，其中包括磁层顶边界上的开尔文-亥姆霍兹波的扰动、重联产生的磁结构和交叉尾电场。在每一章中，最后一节讨论了与每个主题相关的开放性问题，这些问题可以在模拟和未来的航天器任务中考虑。最后，我们总结了未来的BepiColombo机会，这是欧空局和JAXA之间的联合任务，正在前往水星。
2021-12-06 astro-ph.EP physics.plasm-ph physics.space-ph
Self-Organization in a Driven Dissipative Plasma System
我们执行一个完全自洽的3-D数值模拟的可压缩，耗散磁等离子体驱动的大尺度扰动，包含一个相当广泛的频谱的特征模式，从最大尺度到中间尺度和最小的尺度，其中系统的能量耗散碰撞（欧姆）和粘性耗散。此外，我们的模拟包括用随机光谱振幅初始化的大范围波动之间的非线性相互作用，导致惯性范围光谱中的光谱能量级联，并考虑了可能由背景等离子体波动引起的大尺度和小尺度扰动，能量的非绝热交换也导致能量从含能模式或随机注入能量中迁移，这些能量由扰动驱动并进一步被较小的尺度耗散。结果表明，自组织态的总能量和能量耗散率随时间的衰减比较明显，同时还存在一个垂直分量的电流，从而明确地证实了自组织态是非力自由态。
2009-03-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Application of Gaussian process regression to plasma turbulent transport model validation via integrated modelling
本文概述了一种方法，提高严格的托卡马克湍流输运模型验证集成建模。高斯过程回归（GPR）技术被应用于配置文件拟合在准备的综合建模模拟，允许严格的灵敏度测试规定的初始和边界条件，因为这两个适合和衍生的不确定性。这一点通过使用QuaLiKiz准线性湍流输运模型对JET ITER类壁H模式基线放电#92436进行JETTO集成建模模拟得到了证明，该模型是向氘-氚等离子体外推的主题。模拟同时评估的时间演化的热量，粒子和动量通量的$\sim10$约束时间，在$ρ_{tor} = 0.85$的模拟边界条件。常规包含的动量输运预测多通道通量驱动的运输模式是不标准的，并促进了最近的事态发展，在这里的EST-LiKiz模型。在$2σ$中，$n_e$、$T_e$、$T_i$和$Ω_{tor}$的拟合和模拟剖面之间达到了很好的一致性，但是对于该放电，模拟低估了中半径$T_i$，高估了核心$n_e$和$T_e$剖面。尽管如此，它表明，这种方法是能够推导出合理的输入，包括衍生量，托卡马克模型从实验数据。此外，定义了多个品质因数，以定量评估GPR剖面拟合框架内的综合建模预测与实验数据的一致性。
2021-05-03 physics.plasm-ph
Modelling of runaway electron dynamics during argon-induced disruptions in ASDEX Upgrade and JET
托卡马克等离子体中的破坏可能导致产生逃逸电子，这些逃逸电子有可能损坏面向等离子体的部件。为了更好地理解失控的产生过程，需要对实验进行解释性建模。在这项工作中，我们模拟了八个放电的ASDEX升级和JET托卡马克，氩气注入触发中断。我们使用的流体建模框架的能力，通过热尾，德莱塞和雪崩机制，以及失控的电子损失模型的产生失控的电子。使用基于实验的等离子体电流和电子温度和密度的初始值，我们可以重现等离子体电流的演变，使用现实的假设温度演变和同化的注入氩在等离子体中。ASDEX升级和JET中模拟排放的假设和结果相似，表明所实施的模型适用于不同尺寸的机器，这对于未来更大机器的建模非常重要。对于ASDEX升级中的模拟放电，初始温度相对较高，我们必须假设大部分热尾逃逸电子丢失，以重现测量的电流演变。
2021-06-30 physics.plasm-ph
Stochastic hierarchical data-driven optimization: application to plasma-surface kinetics
Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear（等离子体与核聚变研究所）；Instituto Superior Técnico（技术高等学院）
本文提出了一种随机分层数据驱动优化方法，用于高效校准物理模型，特别是在等离子体-表面相互作用中的应用，通过减少的Hessian近似和概率公式提升样本效率。
2026-02-04 cs.AI cs.LG physics.chem-ph
Tractable flux-driven temperature, density, and rotation profile evolution with the quasilinear gyrokinetic transport model QuaLiKiz
准线性湍流输运模型是预测托卡马克堆芯等离子体分布的有效工具。他们的成功取决于当地的非线性gyrokinetic通量的再现。本文重点介绍了准线性回旋输运模型LiKiz [C. Bourdelle等人，2016年，血浆物理控制。Fusion 58 014036]，其采用模态结构的近似解，与全线性陀螺运动求解器相比，显著加快了计算时间。在集成建模应用程序中优化色散关系求解算法，使通量计算$\times10^{6-7}$比局部非线性模拟更快。这使得易于处理的模拟通量驱动的动态配置文件的演变，包括所有的传输通道：离子和电子热，主要粒子，杂质和动量。此外，LiKiz现在包括旋转和温度各向异性引起的极向不对称性对重杂质输运的影响，这对W输运应用很重要。在JETTO集成建模代码中的应用导致在10小时内使用10个CPU进行1秒的JET等离子体模拟。同时预测的核心密度，温度，和环形旋转配置文件的JET混合和基线实验，涵盖离子和电子湍流尺度。模拟成功地比较测量的配置文件，协议主要是在5-25%的范围内，根据标准的数字的优点。
2017-08-07 physics.plasm-ph
Numerical simulation of the effect of pellet injection on ELMs
我们报告的数值模拟研究的边缘局域模（ELMs）的动力学行为的影响下重复注入的弹丸。在我们的非线性双流体模型中，ELMs是通过在约束区域引入粒子源和在边缘区域引入粒子汇来激发的。通过以脉冲方式周期性地提高边缘密度来模拟颗粒的注入。我们发现，当边缘密度提高到正常边缘密度的两倍，占空比（开时间：关时间）为1：2时，ELMs平均以更快的速率产生，幅度减小。这些变化导致等离子体β的显著改善，表明由于弹丸注入而导致的能量约束的改善。同时，等离子体密度和温度分布也得到显着修改。的ELM动力学的性质不同幅度的边缘密度增强的比较研究。我们还讨论了相对影响ELMs从共振磁扰动（RMP）相比，弹丸注入在等离子体温度，密度，ELMs的位置和能量的非线性光谱转移的变化。
2019-01-17 physics.plasm-ph
Data-driven local operator finding for reduced-order modelling of plasma systems: II. Application to parametric dynamics
Imperial College London（帝国理工学院）；University of Washington（华盛顿大学）
本文扩展数据驱动局部算子发现算法 Phi Method，提出 parametric 与 ensemble 两种形式，用于参数化等离子体及流体动力学的 PDE 恢复与跨参数预测。
2024-03-03 cs.LG physics.comp-ph physics.plasm-ph
