Atomic population kinetics in the context of XUV/X-ray free electron laser generating warm dense matter and strongly coupled plasmas
本文提出用密度矩阵方法计算稠密等离子体（即热稠密物质和强耦合等离子体）中自电离态的原子光谱性质。这是由于在计算自电离态的原子布居数时考虑等离子体电荷成分产生的微电场的影响的重要性。对于自电离态，电子密度证明统计方法超过固体密度带来严重的怀疑，即使在致密的等离子体的统计方法。这也导致标准方法框架中的谱线形状的变化。讨论了X射线自由电子激光（XFEL）与固体密度物质相互作用产生的致密等离子体辐射的重要性。
2017-02-02 physics.plasm-ph
K$_α$ Emission Profiles of Warm Dense Argon Plasmas
从一个温暖的稠密等离子体环境中发射的K线轮廓被用于诊断由高能量激光脉冲产生的Ar液滴等离子体。分析的时间和空间集成的光谱，我们推断的Ar液滴内的温度梯度从约10 eV的顺序的冷温度高达250 eV及以上的更高的温度。为了表征温暖和密集的环境对发射器的影响，等离子体屏蔽被认为是在一个微扰的方法的哈密顿量。等离子体影响多粒子系统，导致发射的能量移动以及由于电子-离子和电子-电子相互作用的电离能。通过这种方法，我们得到了一个很好的再现的光谱特征，强烈影响电离和激发过程中的等离子体。与广为人知的FLYCHK程序和原始论文中给出的温度分布相比，计算内部自由度（束缚态）并在我们的量子统计方法中处理压力电离导致更详细的温度-密度-关系，并导致推断的温度分布的不同结果。
2017-09-22 physics.plasm-ph
Screening of a test charge in a free-electron gas at warm dense matter and dense non-ideal plasma conditions
利用线性响应理论和局域场修正，基于从头算量子蒙特卡罗模拟数据，研究了在热稠密物质和稠密等离子体条件下部分简并非理想自由电子对试探电荷的屏蔽作用.通过与无规相位近似和Singwi-Tosi-Land-Sjölander近似的比较，对所得结果进行了分析。长波长近似的描述屏蔽的适用性进行了研究。讨论了电子交换关联效应对结构性质的影响以及线性响应理论中屏蔽势对离子动力学模拟的适用性。
2020-09-19 physics.plasm-ph
Impact of the local field correction on transport and dynamic properties of warm dense matter
本研究提出一种考虑电子交换关联效应与离子非理想性的等离子体屏蔽模型，可用于计算散射截面与输运性质，通过稠密氢温度弛豫速率、温密铝电导率算例验证，结果与现有理论及模拟数据相符。
2024-10-09 physics.plasm-ph
Three-wave interactions in magnetized warm-fluid plasmas: general theory with evaluable coupling coefficient
共振三波耦合是非线性介质中波相互作用的一种重要机制。当介质是磁化的热流体等离子体时，通过使用多尺度微扰展开求解流体-麦克斯韦方程组到二阶，导出了先前未知的耦合系数公式。该公式不仅具有一般性，而且具有可评价性，从而可以确定任意三个以任意角度传播的共振相互作用波的耦合系数的数值。作为一个例子，耦合系数控制激光散射的评估。在与磁化惯性约束聚变实验相关的条件下，激光从磁化等离子体波中散射，并且生长速率在倾斜角度处被修改。作为另一示例，评估两个阿尔文波之间经由声波的耦合系数。在与日冕相关的条件下，平行阿尔文波的衰减只是稍微倾向于精确的后向几何。
2019-03-07 physics.plasm-ph
Effect of Landau damping on alternative ion-acoustic solitary waves in a magnetized plasma consisting of warm adiabatic ions and non-thermal electrons
Bandyopadhyay和Das [Phys. Plasmas，9，465-473，2002]已经导出了磁化等离子体中的离子声波的非线性宏观演化方程，该磁化等离子体由暖绝热离子和非热电子组成，包括Landau阻尼效应。本文还导出了当上述宏观演化方程的非线性项系数为零时，相应的非线性演化方程，用修正的宏观演化方程描述了离子声波的非线性行为。但是他们没有考虑系数非常接近于零的情况。这就是本文所考虑的情况，我们导出了相应的包含朗道阻尼效应的演化方程。最后，得到了这种宏观演化的孤立波解，发现其振幅随时间缓慢衰减。
2015-07-24 physics.plasm-ph
Three-dimensional modulation instability of dust-ion-acoustic waves and rogue waves in warm nonthermal magnetized plasmas
本研究针对含非热电子与正电子的暖磁化复杂等离子体，用约化微扰法推导(3+1)维非线性薛定谔方程，分析三维尘埃离子声波调制不稳定性与怪波的参数依赖及应用意义。
2023-06-09 physics.plasm-ph
XUV Opacity of Aluminum between the Cold-Solid to Warm-Plasma Transition
我们提出了计算的自由自由XUV不透明度的温暖，固体密度铝在光子能量之间的等离子体频率在15 eV和L-边在73 eV，使用密度泛函理论结合分子动力学和半解析模型在RPA框架中包含局部场修正。随着温度从室温增加到10 eV，离子和电子温度相等，我们计算出在电离度恒定的范围内不透明度的增加。如果只允许电子温度增加，这种效应就不那么明显了。这些增加的物理意义进行了讨论，在强烈的XUV激光物质相互作用的飞秒和皮秒的时间尺度。
2009-04-01 physics.plasm-ph
Exploring relaxation dynamics in warm dense plasmas by tailoring non-thermal electron distributions with a free electron laser
提出利用自由电子激光产生非热电子分布，并通过辐射复合发射光谱追踪其热化过程，结合碰撞辐射模拟实现对稠密等离子体电子弛豫时间尺度的原位测量，以检验Coulomb Logarithm框架的适用性。
2024-08-05 physics.plasm-ph
Slow and fast micro-field components in warm and dense hydrogen plasmas
本文研究了耦合条件下离子-电子双组分等离子体中局域电场的统计特性。等离子体中带电点和中性点处的随机场具有慢涨落和快涨落两种特性。首次对这些局部场进行了基于直接时间平均的统计研究。对于温暖和稠密的等离子体条件，通常是$N_{e}\approx 10^{18}cm^{-3}$、$% T_{e}\approx 1eV$，已经进行了中性氢、质子和电子的良好控制的分子动力学（MD）模拟。依靠这些\textit{ab initio} MD计算这项工作的重点是分析的概念，统计独立的慢和快的局部场分量，考虑的时间平均电场的基础上。这些MD模拟的结果与基于静态屏蔽场的相应标准结果之间存在较大差异。所讨论的效应对于与随机电场波动有关的物理现象是重要的，例如，用于稠密等离子体中的谱线展宽。
2007-10-10 physics.plasm-ph
Stable Positron Acceleration in Thin, Warm, Hollow Plasma Channels
空心等离子体通道对轻子加速很有吸引力，因为它们提供了内禀发射度保持机制。然而，光束分裂不稳定性占主导地位的动态。在这里，我们表明，薄，温暖的空心通道可以维持大振幅等离子体波准备高品质的正电子加速。我们验证了热电子和薄的空心通道的组合，使正电子聚焦结构。这样的聚焦尾流场解锁束分裂阻尼机制。我们证明，这样的渠道出现自我一致的长期等离子体动力学在井喷的制度后，允许实验演示。
2021-09-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Generation of Strong Fields with Subcritical Density Plasmas to Study the Phase Transitions of Magnetized Warm Dense Matter
针对磁化温稠密物质（WDM）因需千特斯拉磁场未被探索的问题，提出将激光照射圆柱形靶内表面、利用低密度高温等离子体压缩场的方法，实现千特斯拉磁场且峰值区无等离子体，便于样品制备与诊断。
2025-02-13 physics.plasm-ph
Interaction of ion-acoustic solitons with electron beam in warm plasmas with superthermal electrons
利用流体动力学方程和泊松方程耦合，研究了由绝热离子和超热（Kappa分布）电子组成的热等离子体中的离子声孤立波（IASW）的传播。在线性极限下，通过对基本方程进行线性化，得到了离子声波的色散关系。另一方面，在非线性分析中，为了研究任意振幅的IA孤子，推导了一个包含Sagdeev赝势的能量平衡方程。确定了马赫数范围，并对该范围内的IA孤子的传输和特性进行了参数化和数值分析。研究了由于超热效应（via）引起的静电（ES）激发的幅度和宽度的变化以及物理参数（离子温度、孤子速度、电子束密度和电子束速度）的变化。证实了等离子体中IASW与电子束之间存在典型的相互作用。同时还发现，在等离子体中，既有负极性（稀疏孤子）又有正极性（压缩孤子）的ES孤子可以共存。此外，小，但有限的振幅限制的IASW的调查，它表明，这一限制仅限于负电位脉冲。
2012-04-17 physics.plasm-ph
Decay of Langmuir wave in dense plasmas and warm dense matter
利用固体物理中广泛应用的介电函数理论计算了稠密等离子体中朗缪尔波的衰减。四种情况下被认为是：一个经典的等离子体，麦克斯韦等离子体，一个退化的量子等离子体，和部分退化等离子体。结果与传统的朗道阻尼理论有很大的不同。
2010-04-27 cond-mat.quant-gas physics.plasm-ph quant-ph
Warm Topological Langmuir Cyclotron Wave
University of Rochester（罗切斯特大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Brown University（布朗大学）
研究温性等离子体中磁化电子中温朗缪尔波与右旋极化波的韦伊尔点退化，发现拓扑电荷为1，预测间隙穿越拓扑边缘模式，通过求解全温流体特征模问题，识别出温性拓扑朗缪尔-环形波。
2026-05-08 physics.plasm-ph
First-principles analysis of the warm dense plasma jets in Double-Cone Ignition experiments
本文结合第一性原理与虚时关联函数方法分析双锥点火实验的X射线汤姆逊散射数据，诊断出等离子体的温度与密度，并确定金杂质比例在可接受范围内，为未来实验提供参考。
2025-04-06 physics.plasm-ph
The ion potential in warm dense matter: wake effects due to streaming degenerate electrons
研究了有限温度下稳态流动量子等离子体中经典离子的有效动态屏蔽势。这是一个关键量的热力学和运输的稠密等离子体在温暖的稠密物质制度。这个潜在的已经研究了在流体动力学的方法或基于零温度Lindhard介电函数。在这里，我们扩展的动力学分析，包括有限的温度和碰撞的基础上的Mermin介电函数的影响。由此产生的离子电位表现出有吸引力的最小值（唤醒）的振荡结构，因此，强烈偏离平衡等离子体的静态汤川电位。详细分析了这种潜力的高密度等离子体的Brueckner参数的值在$0.1 \le r_s \le 1$的范围内，等离子体温度和电子流速度的宽范围内。结果表明，尾流效应随着电子温度的升高而减弱。最后，我们得到的最小电子流速度的离子之间的吸引力发生。这个速度比电子的费米速度小。我们的研究结果允许，第一次，在非平衡量子等离子体与快速流动的电子尾流效应的强度的可靠预测表明，这些影响是至关重要的运输下温暖的致密物质的条件下，特别是激光-物质相互作用，电子-离子温度平衡和阻止功率。
2014-12-08 physics.plasm-ph
Large amplitude dust-acoustic solitary waves and double layers in nonthermal warm complex plasmas
本文采用Sagdeev伪势方法研究了含温暖带正电尘埃及非热分布电子和离子的等离子体中的大振幅尘声孤立波与双层结构，发现系统支持超音速正负孤立波及亚音速正孤立波与负双层，并阐明了等离子体参数对波形特性的显著影响及其在空间和实验室环境中的应用。
2023-07-31 physics.plasm-ph
Topology of the Warm plasma dispersion relation at the second Harmonic Electron Cyclotron Resonance Layer
对于电子回旋共振频率范围内的波，热等离子体色散关系可以被转换成$N_\perp$的双二次方程的形式，其中系数是$N_\perp^2$的函数，并且需要迭代过程来获得解。然而，这种迭代过程没有得到很好的理解，并且未能收敛到二次谐波共振层处的解。特别是在波可以耦合到电子伯恩斯坦波的更高密度下。本文着重于解决迭代法收敛性差的问题，使确定的拓扑结构的色散关系周围的二次谐波使用完全相对论代码斜波。提出了一种前馈控制器，该前馈控制器具有在复平面内调节$N_\perp^2$的步长的旋转的能力，同时还限制步长。结果表明，控制器的实施稳定不稳定的解决方案，同时提高整体的迭代鲁棒性。这允许在第二谐波电子回旋共振层的快速非常模式和电子伯恩斯坦波之间的耦合的评价，对于非垂直传播的波。
2020-10-16 physics.plasm-ph
Femtosecond X-ray absorption spectroscopy in warm dense matter
在原子水平上探索和理解超快过程是一项科学挑战。飞秒X射线吸收光谱（XAS）是一种重要的实验探测技术，因为它可以同时揭示电子和原子结构，从而揭示它们之间的非平衡动力学相互作用，这是大多数超快机制的起源。然而，尽管付出了相当大的努力，仍然没有适合常规实验的飞秒X射线源。在这里，我们表明，从相对论激光等离子体相互作用的感应电子辐射结合了飞秒XAS的理想功能。利用该系统研究了飞秒激光脉冲作用下铜样品在极端温度和压力条件下的非平衡相变。我们测量了电子温度的上升时间低于100 fs。这第一个实验展示了电子感应加速器源的巨大潜力，并为一类新的超快实验铺平了道路。
2017-11-24 physics.plasm-ph
An integral equation model for warm and hot dense mixtures
在Starrett和Saumon [Phys.Rev.E87，013104（2013）]中，描述并验证了用于计算温热致密物质的电子和离子结构的模型。在该模型中，使用基于密度泛函理论的平均原子（AA）模型来确定等离子体中的一个“原子”的电子结构，并且通过将AA模型耦合到控制流体结构的积分方程来确定离子结构。该模型仅适用于具有一个核物种的等离子体。在这里，我们将其扩展到处理等离子体与许多核物种，即混合物，并将其应用到碳-氢混合物相关的惯性约束聚变实验。无轨道和Kohn-Sham分子动力学模拟的预测的电子和离子结构的比较揭示了良好的协议，化学键是不显着的。
2014-08-15 physics.plasm-ph
Evanescent wave interference and the total transparency of a warm high-density plasma slab
结果表明，超临界密度等离子体平板对\textit{p}极化的斜入射电磁波是完全透明的。由于在亚临界区域中的倏逝波的干涉，实现了高透明度。由于等离子体表面模（等离子体极化激元）的激发，透射系数具有共振特性。两个倏逝波之间存在一定的相位差是通过非透明区提供非零能流的关键。所需的相移是在精确的谐振处获得的，并且对应于绝对透明度。在温暖的等离子体的情况下，传播的纵向（静电）模式的激发成为可能。我们表明，这些纵向激发有利于总的不透明的等离子体板的透明度，创造额外的共振系统的传输特性。
2006-07-12 physics.optics physics.plasm-ph
A two-fluid analysis of waves in a warm ion-electron plasma
根据最近的工作，我们讨论了波在一个温暖的理想的双流体等离子体组成的电子和离子从一个完全一般的，理想的双流体色散关系。等离子体的特征在于五个变量：电子和离子磁化，平方电子和离子声速，和一个参数描述之间的角度传播矢量和磁场。色散关系描述了6对波，我们将其标记为S、A、F、M、O和X。改变角度，有人认为，平行和垂直传播（相对于磁场）表现出独特的行为。这种行为的特征在于波模式的交叉，这在斜角处是被禁止的。我们确定多达6个不同的参数制度，在特殊的平行或垂直方向的确切模式交叉的不同数量可以发生。我们指出如何任何离子电子等离子体有一个临界磁化（或电子回旋频率），在该截止顺序的变化，导致不同的交叉行为。这些都与脉冲星和磁星环境中的奇异等离子体条件有关。我们的讨论与理想相对论MHD完全一致，并且包含光波。此外，利用色散关系的一般性质，相位和群速度图可以计算在任意波长的任何参数制度。最后，我们恢复较早的近似色散关系，专注于低频限制，并与一些选定的动力学理论结果直接对应。
2020-11-12 physics.plasm-ph
Limits on energy recovery for positron acceleration in a warm plasma column
SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Deutsches Elektronen-Synchroton DESY（德国电子同步加速器）；Department of Physics, University of Oslo（奥斯陆大学物理系）
本研究探讨在温等离子体柱中通过电子能量回收束提升正电子加速效率，发现高阶电离与离子运动限制了尾场残余能量的进一步提取。
2026-10-07 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Nonlinear absorption of high-intensity shortwave radiation in plasma within relativistic quantum theory
从等离子体中密度矩阵在电子与离子受激韧致辐射作用下的量子动力学方程出发，在相对论量子理论的基础上，得到了等离子体中强短波辐射的非线性吸收率。经典麦克斯韦和简并量子等离子体被认为是高强度的X射线激光。阐述了强激光辐射的非线性吸收率与偏振态的不同依赖关系。
2015-07-13 physics.plasm-ph
SRS-SBS competition and nonlinear laser energy absorption in a high temperature plasma
激光在等离子体电晕中的受激喇曼散射和布里渊散射是惯性约束聚变研究中的突出问题。受激拉曼散射可在等离子体四分之一临界密度附近产生激光能量的显著部分的吸收，所述等离子体四分之一临界密度与等离子体空化和热电子的产生相关。相比之下，受激布里渊散射在低密度等离子体中工作，并阻止激光进入吸收区。在本文中，我们报告的结果分析这两个参数的不稳定性的竞争与一系列的一维动力学模拟的激光等离子体相互作用。通过改变等离子体参数如离子声波阻尼、等离子体膨胀速度的发散或激光带宽来控制布里渊散射，我们证明了在热的弱碰撞等离子体中控制非线性激光吸收和散射水平的可能性。
2021-04-30 physics.plasm-ph
X-ray absorption via electron-ion bremsstrahlung in Maxwellian plasma at the exact consideration of Coulomb potential
在严格考虑电子-离子库仑相互作用的基础上，通过对极限吸收系数的数值模拟，研究了光子能量为等离子体温度量级的硬X射线量子在高温等离子体中以及在高核电荷情况下的实际吸收情况（在此玻恩近似不适用），构成了单光子吸收系数的温度依赖性。结果表明，在这些情况下，可以实现有效的吸收系数。
2019-01-30 physics.plasm-ph
Longitudinal wave-breaking limits in a unified geometric model of relativistic warm plasmas
利用协变的Vlasov-Maxwell系统研究了相对论性温等离子体波的破缺。由Katsouleas和Mori（KM）提出的著名的相对论性暖等离子体理论被包含在时空上的“水袋”范式的统一几何表述中。我们计算的最大振幅$E_\text{max}$的非线性纵向电波的一个特定类别的水袋，其几何形状是一个简单的三维推广（速度）的1维KM水袋（速度）。众所周知，$\lim_{v\to c}E_\text{max}$的值（等离子体电子的有效温度保持不变）发散的KM模型，然而，我们表明，某一类简单的三维水袋产生一个有限的值为$\lim_{v\to c}E_\text{max}$，其中$v$是波的相速度和$c$是光速。
2009-08-31 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Mode-Selective Laser Propagation and Absorption in Strongly Magnetized Inhomogeneous Plasma
Department of Physics, College of Science, Shantou University（汕头大学理学院物理系）；College of Engineering Physics, Shenzhen Technology University（深圳技术大学工程物理学院）
研究强磁场不均匀等离子体中偏振激光的传播与吸收特性，揭示了R波和L波在不同磁场条件下的吸收行为及能量沉积机制。
2026-03-10 physics.plasm-ph
A Landau fluid model for warm collisionless plasmas
本文提出了一个适用于无碰撞电子-质子磁化等离子体的朗道流体模型，它精确地再现了所有磁流体力学波的色散关系和朗道阻尼率。它是基于线性动力学理论，通过在四阶矩水平上精确闭合流体动力学层次来获得的。它保留了非回旋修正的压力和热通量张量的第二阶之间的比率所考虑的频率和离子回旋频率。
2005-09-13 physics.plasm-ph physics.space-ph
Nonlinear collisional absorption of laser light in dense, strongly coupled plasmas
本文提出了一种新的理论方法来研究稠密等离子体中激光能量的碰撞吸收，它可以适应任意频率和高强度的激光场。建立了逆韧致辐射对激光的吸收与阻止本领之间的联系。这种关系，然后适用于包括强相关性超出了平均场的方法。结果表明，与分子动力学模拟非常高的耦合强度的协议。
2009-01-30 physics.plasm-ph
Lattice Boltzmann method for warm fluid simulations of plasma wakefield acceleration
本文开发了基于矩匹配的格子玻尔兹曼格式，用于粒子尾场加速过程的暖流体数值模拟，通过对比局部平衡与暖等离子体两种闭合假设，揭示了其动力学差异并验证了方法有效性。
2024-02-16 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
Axially and spherically symmetric solitons in warm plasma
我们研究的基础上，新的非线性薛定谔方程（NLSE）帐户的非局域电子非线性稳定的轴对称和球对称等离子体结构的存在。得到了具有空间孤子形式的非线性方程组的数值解，并分析了其稳定性。我们讨论了可能的应用所获得的结果在大气中的自然等离子体团的理论描述。
2011-04-12 physics.ao-ph physics.plasm-ph
Kubo-Greenwood approach to conductivity in dense plasmas with average atom models
给出了平均原子模型下Kubo-Greenwood电导率的一个新公式。新的配方改进前明确包括离子结构因子。基于这个新的表达式的计算导致更好的协议与从头计算结果的DC电导率的温暖致密的氢和铍，和氢的热导率。我们还给出并测试了一个略有修改的Ziman-Evans公式的电阻率，其中包括一个非自由电子态密度，从而消除了原来的Ziman-Evans公式中的歧义。再次基于这个表达式的结果是在很好的协议与从头计算模拟温暖的致密铍和氢。然而，对于这两个表达式，热致密铝的电导率的计算导致在低温下的从头计算模拟相比，协议差。
2016-03-22 physics.plasm-ph
Kinetic Theory for Electronic Transport Properties of Warm Dense Matter: Chapman-Enskog Solution of the Uehling-Uhlenbeck Equation
University of Michigan（密歇根大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）
基于Uehling-Uhlenbeck方程的Chapman-Enskog解，发展了一种动理学理论，用于预测温稠密等离子体中的电导率、热导率和电热系数，并考虑了电子简并、衍射和强耦合效应。
2026-06-01 physics.plasm-ph
First-Principles Calculation of Principal Hugoniot and K-Shell X-ray Absorption Spectra for Warm Dense KCl
用第一性原理分子动力学方法计算了温密KCl的主Hugoniot和K壳层X射线吸收谱。计算结果说明了电子结构的演化以及第一性原理方法中电离近似描述对压强的影响（由于导带和价带之间的能隙估计不足而引起的）。压力电离和热涂抹是防止压力偏离沿Hugoniot的全球积累的主要因素。此外，电子动能压力和维里压力之间的抵消进一步减小了偏差。X射线吸收谱的计算结果表明，Cl和K的$3p$电子在低能下发生压离后，KCl的带隙仍然存在，这对热致密物质的电子结构演化提供了详细的认识.
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Absorption tomography of laser induced plasmas with a large aperture
激光诱导击穿光谱（LIBS）中采用的激光诱导等离子体的发射层析成像需要长的信号积分时间，在此期间等离子体不能被认为是静止的。为了减少积分时间，建议用孔径测量平行射线中的等离子体吸收，该孔径收集来自每个孔径位置处的大部分等离子体羽流的光。所需的空间分辨率是通过一个特殊的数值数据处理。所提出的方法的另一个优点是，可以使用廉价的线性CCD或非离散（PMT，光电二极管）检测器，而不是昂贵的2维检测器。
2010-08-03 physics.plasm-ph
Ionization potential depression model with the influence of neighboring ions for warm/hot and dense plasma
针对温稠密等离子体，提出考虑邻近离子对屏蔽势和电离条件直接贡献的电离势降低模型，与Al、Mg、Si等离子体实验数据吻合良好。
2025-05-24 physics.plasm-ph
Ionization and temperature measurements in warm dense copper using x-ray absorption spectroscopy
Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；Mechanical and Aerospace Engineering, University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校机械与航空航天工程系）；Laboratory for Laser Energetics, University of Rochester（罗切斯特大学激光能量学实验室）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本研究利用X射线吸收谱测量暖密铜的电离和温度，通过实验数据改进相关模型。
2026-02-20 hep-ex physics.plasm-ph
A robust method for calculating plasma waves absorption in magnetized plasmas and its implementation in the BORAY ray-tracing code
Key Laboratory of Materials Modification by Laser, Ion, and Electron Beams of the Ministry of Education, School of Physics, Dalian University of Technology（教育部激光、离子和电子束材料改性重点实验室，物理学院，大连理工大学）；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）；School of Physics, Harbin Institute of Technology（物理学院，哈尔滨工业大学）；Laboratory for Space Environment and Physical Sciences（空间环境与物理科学实验室）；China-Russia Belt and Road Joint Laboratory on Advanced Energy and Power Technology, Harbin Institute of Technology（中俄“一带一路”先进能源与动力技术联合实验室，哈尔滨工业大学）；School of Liberal Arts and Sciences, North China Institute of Aerospace Engineering（文理学院，华北航天工程学院）
针对传统热等离子体色散计算的收敛与效率问题，提出基于Ronnmark表达式的磁化等离子体波吸收鲁棒计算方法，集成至BORAY射线追踪代码并完成多频段验证，为波加热模拟提供更可靠工具。
2025-11-17 physics.plasm-ph
A novel numerical tool to study electron energy distribution functions of spatially-anisotropic and non-homogeneous ECR plasmas
采用试错法拟合电子能量分布函数（EEDF），发展了一种分析电子回旋共振（ECR）等离子体中空间各向异性电子布居的数值工具。该方法已在能量范围$2-20\,\mathrm{keV}$内的空间分辨暖电子上进行了测试，该能量范围是从ECR设备中仅电子动力学的自洽模拟模型中获得的，但缺乏真实世界的验证。为了实验基准的方法，我们试图数值再现实验的X射线发射光谱从氩等离子体测量。分析结果提供了关于暖电子的密度和温度以及暖电子和热电子分量的竞争分布的重要信息。这些信息可以反馈到仿真模型，以生成更真实的数据。随后应用所描述的数值工具的改进的模拟数据可以导致连续的EEDFs，反映各向异性ECR等离子体中的电荷分布的性质。这些功能也可以应用到电子依赖的反应，以重现实验结果，如那些有关空间依赖的K $α$发射。
2021-07-03 physics.plasm-ph
A Kinetic Model for Electron-Ion Transport in Warm Dense Matter
我们提出了一个模型的电子-离子输运在温暖的致密物质，通过使用平均力的统计势，将库仑耦合效应到量子玻尔兹曼方程的Uehling和Uhlenbeck。虽然这个模型是在经典极限下严格推导出来的[S.D. Baalrud and J. Daligault，Physics of Plasmas 26，8，082106（2019）]，它的量子推广被不确定原理复杂化。在这里，我们应用一个现有的模型的基础上的量子Ornstein-Zernike方程耦合平均原子模型的平均力的潜力[C。E. Starrett，High能量密度物理学25，8（2017）]。这个潜在的包含由于库仑耦合和交换的相关性，和碰撞内核的动力学理论强制泡利阻塞，同时允许电子衍射和大角度碰撞。通过求解电子-离子弛豫速率的Uehling-Uhlenbeck方程，预测了基于电子-离子碰撞的固体密度铝等离子体的动量弛豫时间、温度弛豫时间和电导率。我们提出的结果，跨越从经典的弱耦合等离子体的退化中度耦合等离子体的过渡的密度和温度条件。我们的研究结果与最近的量子分子动力学模拟相一致。
2021-02-09 physics.plasm-ph
Revisiting the anomalous rf field penetration into a warm plasma
射频波不穿透等离子体，在等离子体中受到阻尼，波的电场和等离子体电流集中在表层等离子体边界附近。由于电子的热运动，电子可以将等离子体电流从皮肤层传输出去。结果，当考虑电子温度效应时，皮层的宽度增加。这种现象称为反常趋肤效应。射频电场的反常穿透不仅发生在横向传播到等离子体边界波（电感耦合等离子体）时，而且发生在沿等离子体边界传播的波（电容耦合等离子体）时。射频场的这种异常穿透改变了电容鞘层的结构。报道了电容鞘层非线性、非局部理论的最新进展。结果表明，分离的电场分布成指数和非指数部分产生一个有效的定性和定量描述的电感和电容耦合等离子体中的反常趋肤效应。
2005-06-15 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Localized absorption of laser energy in X-mode configuration of magnetized plasma
在一些天体物理和实验室等离子体中，已经观察到离子通过低杂波加热。我们已经进行了粒子在细胞模拟，以证明通过操纵等离子体密度分布在目标中的选定的局部点的入射激光脉冲的吸收。我们发现，当入射激光的频率低于下混合共振频率时，一部分入射激光在等离子体靶内传播。此后，当它经历负密度梯度时，它接近其群速度接近零的共振点。这是电磁能显著地转化为静电能并最终转化为离子的动能的地方。因此，通过调整等离子体密度分布，可以在等离子体内部的指定位置处吸收入射电磁波能量。这在期望局部区域处的等离子体的能量沉积/加热的各种应用中可能具有重要性。
2022-06-11 physics.plasm-ph
Analysis and mitigation of pulse-pile-up tail artifacts in warm-plasma pulse-height X-ray spectra
当脉冲的入射速率相对于检测系统的每个脉冲的死区时间的倒数增加时，脉冲高度能量分析器中的脉冲堆积增加。然后发生所观察到的能量分布随入射率和探测器电子形成的脉冲形状的变化。我们专注于X射线光谱中的弱高能尾，这对部分电离的、温暖的、纯氢等离子体的测量很重要。第一性原理的双光子脉冲堆积模型推导出特定的椭圆形脉冲之间的测量和模型预测的定量协议。然后使用该建模来诊断脉冲堆积尾部伪影，并在相对低的计数率谱中减轻它们。
2022-12-04 physics.ins-det physics.plasm-ph
Wakefield-driven filamentation of warm beams in plasma
本文建立了有限尺寸温束流的三维时空双流理论，揭示有限发射度扩散引入主导波数和截止波数，并经相对论电子-正电子束流PIC模拟验证，深化了对等离子体加速器中束流丝化机制的理解。
2024-08-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Energy loss and friction characteristics of electrons at warm dense matter and non-ideal dense plasma conditions
我们研究了热稠密物质（WDM）和稠密等离子体的能量损失特性，主要集中在电子关联的影响。我们分析的基础是最近开发的静态局部场校正（LFC）的基于从头算量子蒙特卡罗（QMC）的机器学习表示[Dornheim等人，J. Chem. Phys. 151，194104（2019）]，其提供了在所考虑的参数下电子气的动态密度响应函数的准确描述。我们重点讨论了由于自由电子引起的极化阻止本领、摩擦函数和离散率。此外，我们计算的摩擦系数，这是一个关键的量，充分朗之万动力学模拟的离子。考虑典型的实验WDM参数与部分简并电子，我们发现摩擦系数是$γ/ω_{pi}=0.01$的顺序，其中$ω_{pi}$是离子等离子体频率。通过将基于QMC的数据与随机相位近似（RPA）、Mermin介电函数和Singwi-Tosi-Land-Sjölander（STLS）近似的结果进行比较来进行该分析。结果表明，目前广泛使用的弛豫时间近似（Mermin介电函数）在描述关联部分简并电子的能量损失特性方面存在严重的局限性.此外，通过比较QMC为基础的数据与使用STLS得到的结果，我们发现，能量损失属性是不敏感的不准确性的静态LFC在大波数$k/k_{F}>2$（与$k_F$是通常的费米波数），但正确的描述静态LFC在$k/k_{F}\lesssim 1.5$是重要的。
2020-02-17 physics.plasm-ph
Warm dense matter conductivity including electron-electron collisions
解决了关于电子-电子碰撞在稠密等离子体动态电导率中的作用的争论。特别是，直流电导率分析在低密度，非简并的限制，其中斯皮策理论是有效的和电子-电子碰撞导致众所周知的减少的结果为洛伦兹等离子体。随着简并度的增加，电子-电子碰撞对直流电导率的贡献减小，并且对于Ziman-Faber理论适用的液态金属域可以忽略。我们展示了如何电子-电子碰撞必须实现在计算的基础上的Kubo-Greenwood公式，这是preferred适用于模拟的频率依赖的电导率在温暖的稠密物质区域，即任意简并。
2015-01-25 physics.plasm-ph
Exciton nature of plasma phase transition in warm dense fluid hydrogen
在20-300 GPa量级的压力和1000-5000 K的温度下，热的致密流体氢从绝缘体到导电状态的转变一直是过去几十年来活跃的科学研究的主题。各种实验方法的使用尚未导致获得可靠一致的结果，尽管进行了多次尝试，理论方法尚未能够解释现有的差异，以及氢流体转变为导电状态的机制的微观性质。在这项工作中，我们已经发现了一个关键的机制与激子对的形成和解离，这使得可以解释几个阶段的氢从分子状态到等离子体的过渡。该机制能够对多个实验结果进行定量描述，并解决不同实验研究之间的差异。
2022-04-13 cond-mat.other physics.plasm-ph
Calculations on the stopping power of a heterogeneous Warm Dense Matter
利用存在于这种介于经典等离子体和简并等离子体之间的特殊物质中的自由电子和束缚电子的单独贡献来估计这种物质的阻止本领。对于自由电子，介电形式主义，以及在我们的研究中描述的，是用来估计的自由电子阻止功率。对于束缚电子，使用离子的平均激发能。激发能是通过整个原子的原子计算获得的，或者为了估计它们的阻止本领，一个壳一个壳地计算。分析了温度和密度对弹丸撞击的影响。这种影响对于低射弹速度变得重要，而对于高射弹速度则可以忽略不计。使用自由和束缚电子分析，一个扩展的WDM的阻止功率推断从一个动力学计算的能量从弹丸转移到等离子体，布拉格峰和停止范围计算。最后，这个理论框架被用来研究一个典型的等离子体密度分布的WDM激光加热。
2015-12-01 physics.plasm-ph
Spatiotemporal evolution of emission and absorption signatures in a laser-produced plasma
本文报道了纳秒激光等离子体中铝原子的发射和吸收特性的时空演化。等离子体由Inconel靶产生，其含有$\sim $ 0.4重量% Al，使用来自Nd：YAG激光器的1064 nm、~ 6 ns半高全宽脉冲，Ar覆盖气体压力为~ 34 Torr。Al I（394.4 nm）跃迁的时间分布从采用飞行时间（TOF）发射和激光吸收光谱的等离子体内的各个空间点收集，并且它们提供所选跃迁的激发态和基态群体的动力学。发射和吸收特征在其时间分布中显示出多个峰，尽管它们在等离子体开始后出现在不同的空间位置和时间。的吸收时间分布显示出早期的时间签名表示冲击波传播到周围的气体。我们还使用了发射和吸收光谱的特点，用于测量等离子体的各种物理性质。吸收光谱曲线用于测量线宽、柱密度和动力学温度，而发射光谱用于测量激发温度。在等离子体中的各个空间点的激发和动力学温度之间的比较。我们的研究结果强调，飞行时间测量提供了一个资源丰富的工具，显示时空LPP动态具有更高的空间和时间分辨率比光谱测量是可能的，但很难解释没有额外的信息激发温度和线宽。因此，吸收和发射TOF和光谱测量的组合提供了比单独使用任何一种技术可能的更完整的LPP时空动态的图片。
2022-01-25 physics.plasm-ph
The effect of non-linear quantum electrodynamics on relativistic transparency and laser absorption in ultra-relativistic plasmas
借助大规模三维QED-PIC模拟，我们描述了一个现实的实验配置来测量集体效应，耦合强场量子电动力学等离子体动力学。当两束反向传播的激光以超过$10^{22}$ Wcm $^{-2}$的强度与箔相互作用时，会出现二元结果;当包括量子效应时，传统上将有效传输激光脉冲的箔变得不透明。这是等离子体行为的一个显著变化，直接作为辐射反应和对产生耦合到等离子体动力学的结果。
2014-03-20 physics.plasm-ph
Laser Absorption Measurements of Electron Density in Nanosecond-ScaleAtmospheric Pressure Pulsed Plasmas
我们报告的时间分辨测量电子数密度的连续波激光吸收在低能量纳秒级激光产生的火花在大气压空气。激光吸收是自由-自由和束缚-自由电子激发的结果，吸收系数使用电子温度和探测激光吸收路径长度的时间变化的估计来建模和评估。等离子体电子数密度被确定为高达$n_\text{e}=7\times10^{19}$ cm $^{-3}$，并且在使用20 mJ、10 ns脉冲宽度倍频Nd：YAG激光器形成等离子体之后的约50 ns的时间段内衰减到其峰值的$1/e$。在稍后的时间所测量的等离子体密度被证明是在合理的协议与斯塔克展宽测量的3s[ $^5S{^o}$ ]-3p[ $^5P$ ]在777 nm处的原子氧的电子跃迁。这项研究提供了支持使用这样的连续波激光吸收的时间分辨的电子密度测量在低能量火花放电在空气中，提供了一个估计的电子温度和激光路径长度可以由伴随的诊断。
2021-02-26 physics.plasm-ph
Collisionless Absorption of Intense Laser Beams by Anharmonic Resonance
啁啾脉冲放大技术发明20年后，高密度物质对强激光辐射无碰撞吸收的物理机制仍然没有得到充分的理解。我们表明，在自生等离子体电位的单等离子体层（冷等离子体模型）或个别电子（暖等离子体），分别非谐共振，构成了领先的物理机制的碰撞无吸收在过密等离子体。类似于碰撞，共振提供了自由电子电流相对于驱动激光场的有限相移，这对于从激光束到任何介质的能量转移是必需的。文中还提出了一种新的有效的波浪破碎方案。
2008-05-13 physics.plasm-ph
