A Fully Three-Dimensional Kinetic Particle-In-Cell Framework for Modeling Laser-Dielectric Interactions: Few-Cycle Pulse Damage
本研究修改开源PIC代码EPOCH构建全三维动力学框架，新增分子光电离等模型，经体二氧化硅实验基准验证后用于少周期脉冲激光损伤模拟，为电介质损伤机制研究提供新视角。
2025-02-19 physics.optics physics.plasm-ph
Kinetic modeling of the electric double layer at a dielectric plasma-solid interface
对于与介质表面接触的无碰撞等离子体，其中以单位概率电子和离子，分别被吸收和中和，从而将电子和空穴注入到导带和价带中，我们研究了电介质内的非辐射电子-空穴复合等离子体损耗的动力学。我们得到一个自洽嵌入的双电层，合并与准中性，无场区域内的等离子体和固体。在描述了用于求解两组玻尔兹曼方程的数值方案之后，一组用于等离子体的电子和离子，一组用于固体的电子和空穴，这一传输问题引起，我们提出了p掺杂电介质的数值结果。除了潜在的，密度，和通量分布，等离子体引起的电子和空穴分布函数的变化进行了讨论，从微观上看，在电介质内的等离子体损耗出现。
2020-04-15 cond-mat.mes-hall physics.plasm-ph
Dielectric permeability tensor and linear waves in spin-1/2 quantum kinetics with non-trivial equilibrium spin-distribution functions
本文考虑了平行于外磁场传播的波。介电磁导率张量是从具有非平凡平衡自旋分布函数（NTESDF）的量子动力学方程在波扰动振幅的线性近似下导出的。在一般情况下，SDF的x-和y-投影是非零的，这被称为非平凡区域。NTESDF的贡献以相加的形式出现在介电磁导率张量中。它明确地在这里找到。对横波的色散方程作了相应的修正。数值计算了NTESDF在横波谱中的贡献。结果表明，对于相对较小的波矢和高于回旋频率的频率，NTESDF引起的项可以与经典项相媲美。在大多数的制度，额外的自旋引起的长期占主导地位的自旋长期发现之前，除了小频率制度，在哨声谱的贡献是可比的。结果表明，随着哨声波矢的增大，左旋圆极化波频率减小，高频右旋圆极化波频率增大，频率随频率增大而减小，自旋波频率急剧减小，自旋波群速度增大数倍.发现色散方程用于获得一个有效的量子流体力学再现这些结果。这种推广需要在自旋演化方程中引入相应的自旋流热部分的状态方程。
2017-05-26 physics.plasm-ph
Optical conductivity of warm dense matter in wide frequency range within quantum statistical and kinetic approach
热致密物质的基本性质由介电函数描述，介电函数提供了与频率相关的电导率，辐射的吸收，发射和散射，带电粒子停止和进一步的宏观性质。不同的方法的介电函数和相关的动力学碰撞频率进行了比较，在一个很宽的频率范围内。被认为是高频限制描述逆韧致辐射和低频限制的直流电导率。检验了广义线性响应理论和动力学理论的标准方法的求和规则和Kramers-Kronig关系。在铝，氙和氩等离子体的应用结果进行了讨论。
2016-02-03 physics.plasm-ph
Envelope modulations of kinetic plasma waves: A general framework
讨论了强磁场作用下等离子体湍流包络调制的一般框架。结果表明，该问题可以制定使用的功能，这是等效的单色波的等离子体介电函数。因此，在其线性波解附近展开，可以描述波的弱非线性演化。由此产生的“准线性”介电张量，可以描述由背景流和波纹平流和调制的小尺度波动的演化，以及由小尺度驱动的大尺度流的演化。作为该框架的一个具体例子，考虑了纬向流和漂移波的回旋动力学演化，并导出了由此产生的非线性薛定谔方程。
2017-11-22 physics.plasm-ph
Non-thermal electron cyclotron emission during runaway plateau in tokamak disruptions from a highly anisotropic dielectric tensor
Seoul National University（首尔大学）；Nuclear Research Institute for Future Technology and Policy, Seoul National University（首尔大学未来技术与政策核研究所）；POSTECH（浦项工科大学）
本文基于热等离子体色散张量推导非热电子回旋辐射系数和动能不稳定性驱动率，通过KIAT和SYNO代码验证，揭示了托卡马克失稳实验中非热电子回旋辐射的可能机制。
2026-07-31 physics.plasm-ph
Transverse electric conductivity and dielectric permeability in quantum degenerate collisional plasma with variable collision frequency in Mermin's approach
利用Mermin方法推导了任意变化碰撞频率的量子简并碰撞等离子体的横向电导和介电磁导率的计算公式。粒子碰撞的频率任意地取决于波矢。为此，应用了动量空间中具有驰豫型碰撞积分的动力学薛定谔-玻尔兹曼方程。对简并费米等离子体的情况进行了分配和研究。碰撞频率与波矢模成比例的特殊情况被考虑。对介电函数的实部和虚部作了图解分析。
2013-02-13 physics.plasm-ph
Transversal electric conductivity and dielectric function in quantum Maxwell collisional plasma
推导了量子麦克斯韦碰撞等离子体中横向电导和介电磁导率（介电函数）的计算公式。动力学方程中的碰撞积分形式为松弛型。
2012-05-31 physics.plasm-ph quant-ph
Dielectric permittivity of electron plasma with laser beat waves
该研究在动力学方法框架下考虑粒子速度初始展宽，探究稀薄电子等离子体与激光拍频波的相互作用，推导得到各向异性介电张量、非平衡电流密度表达式及本构方程，并在麦克斯韦分布假设下对角化得到介电常数纵横分量的解析形式。
2024-07-11 physics.plasm-ph
Ion stopping from bound and free electrons in plasmas: A channel-mixed RPA approach with average-atom orbitals
Center for Nonlinear Studies, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室非线性研究中心）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；Pacific Fusion Corporation（太平洋聚变公司）
本研究开发结合平均原子轨道的通道混合RPA方法，精确处理等离子体中离子阻止的束缚与自由电子贡献，经验证可高效预测宽范围极端条件下的阻止效应，并分析了warm dense matter实验的理论-实验差异来源。
2026-08-04 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Nonlinear frequency shift of electrostatic waves in general collisionless plasma: unifying theory of fluid and kinetic nonlinearities
导出了一般无碰撞等离子体中强朗缪尔波的非线性频移的透明渐近形式。该公式同时描述了流体和动力学效应。流体的非线性表示，第一次，通过等离子体介电函数，和动力学非线性帐户的光滑分布和捕获粒子束。各种已知的极限标度作为特殊情况再现。计算避免了微分方程，并可直接推广到其他非线性等离子体波。
2015-07-27 physics.plasm-ph
Kinetic Bandgap Analysis of Plasma Photonic Crystals
利用一维粒子模拟方法，研究了等离子体和等离子体-介质光子多层结构的色散关系。对于几个等离子体介电配置，系统的响应是使用脉冲激励和随后的二维频率分析。它首先表明，一个单一的，均匀的等离子体板的色散关系是很好地描述了冷等离子体模型，即使在1帕的低压力。基于Hojo和Mase的工作[J. Plasma Fusion Res.80，89（2004）]，该研究扩展到具有各种配置的等离子体光子晶体的模拟。考虑到一维等离子体光子晶体由交替层的电介质和均匀的等离子体板，它示出了冷等离子体描述的假设是合理的，在这种情况下也。此外，在这项工作中的结果被重新格式化和分析的能带图表示，特别是基于晶格常数$a$。基于这些考虑的缩放不变表示，利用一组广义参数。研究完成了三个等离子体介质光子晶体配置和相应的能带图的示例性比较。
2018-09-06 physics.optics physics.plasm-ph
An Enhanced RPA-LDA Model for Ion Stopping Power from Cold Matter to High-Energy Density Plasmas: A Unified, Open-Source Framework
Mehlhorn Engineering Consulting Services（梅尔霍恩工程咨询服务公司）；Prism Computational Sciences（棱镜计算科学）
提出增强型RPA-LDA模型，通过四项修正统一描述从冷固体到高能量密度等离子体的离子阻止本领，与实验和数据库吻合，并扩展至质子和α粒子的总阻止本领。
2026-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.comp-ph
Transverse electric conductivity and dielectric function in quantum non-degenerate collisional plasma by Mermin approach
推导了量子非简并碰撞等离子体中横电导的计算公式。采用了弛豫法中动量空间的动力学方程。结果表明，在$\hbar\to 0$处，导出的公式转化为经典公式.它还表明，当无量纲波数的值是小的，电导公式转移到已知的经典非简并等离子体的公式。
2012-06-18 physics.plasm-ph quant-ph
A combined study for turning CO$_2$ and H$_2$O into value-added products in a dielectric barrier discharge
结合实验和广泛的建模，包括化学动力学分析，进行了CO $_2$ /H $_2$ O等离子体在介质阻挡放电。这提供了更好地理解与等离子体的反应性和转化为增值产品（如甲醇）相关的机制。
2016-05-02 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Transverse electric conductivity and dielectric function in quantum Maxwellian collisional plasma by Mermin approach
推导了量子麦克斯韦碰撞等离子体中横向电导的计算公式。动力学冯诺依曼方程在动量空间与碰撞积分的松弛形式。结果表明，当普朗克常数趋于零时，导出的公式转化为经典公式。它还表明，当无量纲波数的值是小的，电导公式转移到经典麦克斯韦等离子体的已知公式。
2012-06-26 physics.plasm-ph quant-ph
Longitudinal electric conductivity and dielectric permeability in quantum plasma with constant collision frequency in Mermin' approach
用Mermin方法详细推导了具有恒定碰撞频率的量子简并碰撞等离子体的纵向电导率和介电磁导率的计算公式。在弛豫近似下，动量空间中的动力学薛定谔-玻尔兹曼方程被使用。结果表明，当等离子体粒子碰撞频率趋于零（等离子体过渡到无碰撞频率）时，所推导的介电函数公式过渡到已知的Lindhard无碰撞等离子体介电函数公式。结果表明，推导出的介电磁导率公式与已知的Mermin公式一致。对介电函数的实部和虚部进行了图解研究。还对量子等离子体和经典等离子体介电函数的实部和虚部作了图解比较。用图解法研究了导数介电函数模。
2012-12-26 physics.plasm-ph quant-ph
Proton Stopping Power of Different Density Profile Plasmas
本文用自由电子阻止和束缚电子阻止的方法分析了部分电离等离子体的阻止本领。对于第一种情况，使用RPA介电函数，对于第二种情况，使用高、低弹丸速度公式的插值。本文用迭代法计算了离子束在等离子体中的动力学能量损失。阿贝尔反演也适用于当我们有一个径向对称的等离子体。最后，我们比较了我们的方法与两种等离子体。在第一种方法中，我们估计了由激光预脉冲产生的等离子体中的能量损失，其密度近似为分段函数。对于后者，假设径向电子密度，并从计算的侧点获得作为半径的函数的停止。在这两种情况下，观察到的密度分布的依赖性。
2014-09-22 physics.plasm-ph
Dielectric properties of interacting storage ring plasmas
利用Fokker-Planck碰撞积分将自洽的Vlasov方程线性化，导出了包含碰撞关联的介电函数。计算得到的介电函数与储存环中肖特基噪声的标准理论中的介电函数相同。此介电函数与Mermin-介电函数从动力学方程与弛豫时间近似。我们观察到这些函数是相同的，但是Mermin-DF在计算上是有利的。给出了这两种介电函数的极限，并证明了求和规则。我们将这些介电函数应用于典型的储存环等离子体，并计算了阻止本领和等离子体激元激发谱。
1998-06-05 cond-mat.other nucl-th physics.acc-ph
Quantum kinetic theory of the filamentation instability
从规范不变的Wigner-Maxwell系统出发，重新导出了多组分等离子体的量子电磁介电张量，并给出了与经典形式非常相似的形式。由此产生的表达式，然后应用到量子动力学理论的电磁双折射不稳定性。与包含玻姆压力项的量子流体理论和冷经典等离子体结果进行了比较。导出了截止波矢、最大增长率和最不稳定波矢的解析表达式。
2011-05-10 physics.plasm-ph quant-ph
Vlasov Simulation of Emissive Plasma Sheath with Energy-Dependent Secondary Emission Coefficient and Improved Modeling for Dielectric Charging Effects
采用一维VlasovPoisson数值模拟程序研究了考虑电子感生次级电子发射（SEE）和背散射的等离子体鞘层。在等离子体模拟中，一般认为单粒子效应系数为常数，本文建立了改进的带电介质壁单粒子效应模型，该模型考虑了壁面充电对单粒子效应系数的影响以及单粒子效应系数的能量依赖性。详细研究了在等离子体模拟中实现上述SEE模型的相关算法。结果表明，随着负壁电荷量的增加，单粒子效应系数增大，而负壁电荷量的增加又降低了发射鞘层电位。与经典发射鞘层理论所预言的线性关系相反，鞘层势是等离子体电子温度的非线性函数，且与能量有关。结合壁电荷效应和SEE系数能量依赖性的模拟表明，在高的等离子体电子温度水平下，鞘层电位和表面电荷饱和，形成空间带电的有限鞘层。此外，还对动力学模拟中实现后向散射的不同算法进行了测试和比较。通过有效的SEE系数将背散射电子转换为次级电子，对鞘层性质几乎没有影响。模拟结果表明，是相称的升级鞘理论的预测。
2022-09-20 physics.plasm-ph
Longitudinal electric conductivity and dielectric permeability in quantum plasma with variable frequency of collisions in Mermin' approach
在Mermin方法中，得到了碰撞频率依赖于动量的量子非简并碰撞等离子体的纵向电导率和介电磁导率的计算公式。采用弛豫近似下动量空间中的动力学方程。结果表明，当普朗克常数趋于零时，导出的公式就过渡到经典等离子体的相应公式。当等离子体粒子碰撞频率趋于零（等离子体变为无碰撞频率）时，推导的公式变为已知的Lindhard公式。结果表明，当碰撞频率为常数时，导出的介电磁导率公式与已知的Mermin公式一致。
2013-03-08 physics.plasm-ph quant-ph
Characterization of dielectric barrier discharge in air applying current measurement, numerical simulation and emission spectroscopy
采用电流测量、数值模拟和发射光谱等方法对空气介质阻挡放电（DBD）进行了研究。对于OES，使用未经校准的光谱仪。当可以确定活性等离子体体积和电流密度的横截面积时，该诊断方法是适用的。在380 nm- 406 nm光谱范围内的氮发射用于OES诊断。活性等离子体体积中的电场是应用测量的光谱、用于氮跃迁的众所周知的Frank-Condon因子和数值模拟的电子分布函数来确定的。测量的电流密度用于确定等离子体中的电子密度。利用所测得的等离子体参数，计算了等离子体中氮、氧的离解速率，为化学动力学模拟提供了依据。
2012-02-17 physics.optics physics.plasm-ph
Plasma sheath studies using a physical treatment of electron emission from a dielectric wall
本研究针对介电壁附近等离子体鞘层模拟中低能电子相互作用未被严格考量的问题，将低能电子反射作为边界条件纳入连续动力学框架开展模拟，发现材料参数对鞘层特性有显著影响，高反射率表面会形成空间电荷限制鞘层。
2024-03-13 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Self consistent kinetic simulations of SPT and HEMP thrusters including the near-field plume region
采用PIC（Particle-in-Cell）方法研究了两种不同的离子推力器方案--静止等离子体推力器（SPT）和高效多级等离子体推力器（HEMP-T），特别是不同磁场配置下放电室中等离子体的特性。特别注意等离子体粒子通量的模拟上的推力器通道表面。在这两种情况下，PIC都证明了自己是一个强大的工具，为不同推进器概念的基本物理提供了重要的见解。模拟表明，新的HEMP推力器概念允许高的热效率，由于最小的能量耗散和高加速效率。在HEMP推进器中，等离子体与壁的接触仅限于磁场尖点的非常小的区域，这导致与SPT相比，到推进器通道表面的离子能量通量小得多。采用二进制碰撞程序SDTrimSP计算了SPT和HEMP推力器介质放电通道壁的烧蚀产额。对于SPT，观察到每小时1 mm溅射材料水平上的侵蚀速率。对于HEMP，推力器模拟表明，在介质放电通道内没有腐蚀。
2009-12-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph
About Exact Solution Of The Kinetic Equation For Current Sheath
本文发展了在任意介质参数下形成的非电中性电流鞘的平衡和稳定性的动力学理论。总结了考虑等离子体温度沿层和跨层各向异性的电流鞘层平衡分布函数（Harris函数）。给出了考虑等离子体极化效应时电流鞘层稳定性的检验方法。计算了介电磁导率张量，推导了研究非电中性电流鞘可能的不稳定模式的色散方程。导出了磁层尾部电流鞘的非电中性平衡解，并探讨了其不稳定性。讨论了磁层尾磁场湮灭和磁层亚暴发展过程中带电粒子加速的可能机制。
2011-02-01 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Transient spark dielectric barrier post-discharge plasma reactor with a liquid electrode for dye degradation: A primary study
University of Delhi（德里大学）
本研究提出一种液电极介质屏障等离子体反应器，用于高效降解合成染料，探索其在纺织废水处理中的应用潜力。
2026-01-01 physics.app-ph physics.bio-ph physics.chem-ph
Understanding the surface wave characteristics using 2D particle-in-cell simulation and deep neural network
采用动力学粒子模拟方法研究了等离子体与介质材料界面上表面波的特性。该系统采用GHz微波源激发表面波。结果表明，表面波沿等离子体与介质管的界面激发，在电场剖面上呈现明暗相间的图案。研究了辐射压强与介质介电常数和输入频率的关系。此外，我们评估了神经网络预测给定系统辐射压力的能力。所提出的深度神经网络模型旨在开发准确高效的数据驱动等离子体表面波器件。
2022-05-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Beam-Plasma Collective Oscillations in Intense Charged-Particle Beams: Dielectric Response Theory, Langmuir Wave Dispersion, and Unsupervised Detection via Prometheus
本文研究了强流带电粒子束中束-等离子体集体振荡的理论和计算框架，通过介电响应理论、朗缪尔波色散关系以及Prometheus算法验证了束-等离子体过渡的特性，展示了其在中间能区的应用前景。
2026-06-04 cond-mat.stat-mech cs.LG physics.acc-ph
