ExB flows for high-throughput plasma mass separation
基于原子质量的高通量血浆分离有望为各种高影响力的社会应用提供独特的解决方案。通过它们所表现出的质量微分效应，交叉场配置原则上可以以各种方式被利用来基于原子质量分离离子。然而，这些概念的实用性取决于驱动与高通量操作兼容的等离子体参数的合适的交叉场流的能力。目前有限的预测能力还无法证实这种可能性。然而，过去的实验结果表明，端电极偏置可能是有效的，至少对于某些电场值。需要更好地理解交叉场电导率来确认这些结果，并确认交叉场配置用于高通量分离的潜力。
2018-11-30 physics.plasm-ph
The slow collisional ExB ion drift characterized as the major instability mechanism of a poorly magnetized plasma column with an inward-directed radial electric field
研究了具有向内径向电场的圆柱形弱磁化等离子体的低频不稳定性随气压和离子回旋频率的变化。当气体压力增加时，不稳定频率总是降低，表明碰撞效应。在一定压力下，当B场较低时，不稳定频率随磁场的增大而增大，当磁场强度较大时，不稳定频率随磁场的增大而减小。我们发现，当离子回旋频率等于离子与中性粒子碰撞频率时，这两个区域之间发生了跃迁。这与电离子漂移的碰撞慢化引起的慢离子漂移不稳定性理论一致（A。Simon，Phys.Fluids 6，382，（1963）.
2016-02-19 physics.plasm-ph
ExB analyzer for fast ion temperature measurements in scrape-off layer of the ASDEX Upgrade and COMPASS tokamaks
离子温度的刮削层是一个重要的量，但很少在高时间分辨率测量。为了实现快速测量间歇性事件，如斑点，一种新的ExB分析仪已被设计。使用E $\times$ B分析仪进行测量不需要电压扫描，而是记录直流偏置集电极上的离子电流，这意味着时间分辨率仅受数据采集系统和放大器电子器件的采样频率限制，这超过了感兴趣事件的典型时间尺度（约10微秒）。该分析仪配备了优化的刀口形状的入口狭缝，减少了选择性离子损失，提高了整体离子传输。分析仪的设计与第一次采集的信号和重建的温度。
2016-12-14 physics.plasm-ph
Boundary-induced effect on the spoke-like activity in ExB plasma
轮辐不稳定性的$E\times B$潘宁放电中示出的强烈影响的边界是垂直于$B$场线。不稳定性是最强的，当有界的电介质壁。有了导电壁，偏置以收集来自等离子体的电子流，轮辐变得更快，更不连贯，并且更靠近轴。相应的异常跨场输运的评估，通过同时时间分辨测量等离子体电位和密度。这表明了一个占主导地位的大规模$E\times B$异常字符的电子交叉场电流的电介质壁达到$40-100$ %的放电电流，与有效的霍尔参数$β_\mathrm{eff}\sim10$。异常电流随着导电边界（特征为$β_\mathrm{eff}\sim10^2$）而大大减小。这些实验测量被证明是定性一致的减少的$E$领域，触发无碰撞的西蒙-霍不稳定性。
2019-03-04 physics.plasm-ph
Investigation of the influence of electrostatic excitation on instabilities and electron transport in ExB plasma configurations
本研究通过一维和二维粒子模拟探讨了在ExB等离子体构型中施加轴向时变电场对ECDI等不稳定性演化和电子交叉场输运的影响，发现约40 MHz激发可降低ECDI振幅并减少约30%的电子输运，为提升等离子体约束提供了新途径。
2025-04-03 physics.plasm-ph
Benchmark for two-dimensional large scale coherent structures in partially magnetized ExB plasmas -- Community collaboration & lessons learned
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；CERFACS（欧洲流体力学计算中心）；Nuclear (NUC) Department, ENEA C.R. Frascati（意大利国家新能源与可再生能源署弗拉斯卡蒂研究中心核能部）；Stanford University（斯坦福大学）；HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利研究网络维格纳物理研究中心）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；von Karman Institute for Fluid Dynamics（冯·卡门流体力学研究所）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Institute for Plasma Science and Technology (ISTP), CNR（意大利国家研究委员会等离子体科学与技术研究所）；University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Dublin City University（都柏林城市大学）
本研究通过十七个国际代码对部分磁化ExB潘宁放电进行基准测试，验证了旋转辐条频率及关键等离子体特性的一致性，并总结了未来基准测试与模拟软件开发的实践经验。
2025-10-24 physics.plasm-ph
ExB drift particle transport in tokamaks
本文通过漂移波试验粒子模型研究托卡马克中电场和磁场剖面对ExB漂移粒子输运的影响，发现剪切剖面及非单调场产生的无剪切输运垒能显著降低输运系数。
2023-05-31 nlin.CD physics.plasm-ph
Effects of the applied fields' strength on the plasma behavior and processes in ExB plasma discharges of various propellants: I. Electric field
本文利用降阶PIC方案研究外加电场和磁场强度对二维径向-方位角配置下氙、氪、氩无碰撞ExB等离子体放电的影响，发现电场强度决定了由MTSI或ECDI主导的两种不同等离子体状态，并导致电子电流密度径向分布和温度各向异性的变化。
2023-09-10 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Ion acceleration to MeV by the ExB wave mechanism in collisionless shocks
结果表明，在垂直于磁场的方向上，离子可以通过静电波的ExB机制加速到MeV能量范围。加速发生在离散的步骤的持续时间是一个小部分的gyroperiod，可以解释观测到的离子电子伏特到10千电子伏在准垂直冲击和100-1000千电子伏在准平行冲击。给出了任意形状冲击波中加速离子的最大能量的一般表达式。参与加速的波与三个交叉场电流驱动的不稳定性有关：由激波和小激波中的密度梯度引起的低混合漂移（LHD）不稳定性，其次是由强LHD波电场中电子的ExB漂移引起的修正双流（MTS）和电子回旋漂移（ECD）不稳定性。ExB波机制将重离子加速到与原子质量数成比例的能量，这与弓形激波上游的卫星观测以及超新星遗迹中的后激波观测是一致的。
2021-04-01 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
New insights on divertor parallel flows, ExB drifts, and fluctuations from in situ, two-dimensional probe measurement in the Tokamak à Configuration Variable
在现场，二维（2D）朗缪尔探针测量的TCV偏滤器的大部分报告在L-模式放电和不偏滤器挡板。这提供了对不同偏滤器区域中的时间平均剖面、粒子通量和波动行为的详细了解。的挡板的存在下示出的偏滤器中性压力为一个给定的上游密度，以促进访问分离，效果增加等离子体电流。详细的，2D探针测量允许偏滤器粒子平衡，包括来自平行流和ExB漂移的离子通量贡献。后者的极向通量贡献通常与前者相当或甚至更大，使得偏滤器平行流动方向在某些条件下反转，指向远离目标。在大多数情况下，在外部目标的积分粒子通量可以主要归因于电离沿外偏滤器腿，符合闭箱近似偏滤器。例外的是一个强烈分离偏滤器，实现这里只有挡板，其中的总极向离子通量甚至减少对外部目标，指示显着的等离子体复合。沿偏滤器外腿的相对密度波动测量的最引人注目的观察是从附着条件下的极线均匀波动水平过渡到接近分离时在X点附近强烈达到峰值的波动。
2022-05-18 physics.plasm-ph
Effects of magnetic field gradient and secondary electron emission on instabilities and transport in an ExB plasma configuration
本研究使用降阶PIC代码模拟霍尔推进器，探讨了磁场梯度、二次电子发射等因素对ExB等离子体不稳定性和输运的影响，发现高密度下逆能量级联形成高频方位角模式，强磁场梯度会加剧电子交叉场输运和离子加热。
2022-12-09 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Mode transitions and spoke structures in ExB Penning discharge
本文通过二维 particle-in-cell 模拟研究了圆柱形 ExB Penning 放电，发现随外部磁场增强放电经历一系列方位角模式转换，从 m>1 螺旋臂结构转变为 m=1 轮辐模式，并分析了电离、能量守恒及边界几何对模式动力学的影响。
2025-01-26 physics.plasm-ph
Effects of the applied fields' strength on the plasma behavior and processes in ExB plasma discharges of various propellants: II. Magnetic field
本文利用降阶PIC模拟研究了磁场强度对氙、氪、氩推进剂ExB等离子体放电的影响，发现磁场强度变化引发MTSI与ECDI的不同共存状态，并揭示了轴向电子电流密度与电子温度各向异性的分布特征。
2023-09-10 physics.comp-ph physics.plasm-ph
The effect of background flow shear on gyrokinetic turbulence in the cold ion limit
冷离子限制的本地gyrokinetic模型严格采取产生一个非线性系统的流体方程，其中包括背景流剪切。不需要流体闭合。通过考虑一个简单的磁漂移板的几何形状，但没有磁剪切，这些流体方程减少到Charney-Hasegawa-Mima模型中存在的流动剪切。该模型的解析解被发现，以研究ExB流剪切对单个平行速度梯度（PVG）驱动模式的稳定性的影响。此外，该模型被用来调查的基本三模式的非线性耦合，揭示了纬向和非纬向模式之间的差异的背景ExB流剪切的效果。这些分析结果与陀螺动力学模拟一致，可以作为基准的流动剪切和非线性耦合的数值实现。
2019-03-26 physics.plasm-ph
Verification of the generalized reduced-order particle-in-cell scheme in a radial-azimuthal ExB plasma configuration
在这篇文章中，我们提出了一个深入的验证广义静电降阶粒子在细胞（PIC）计划中的交叉电场和磁场配置代表的径向方位角部分的霍尔推力器。模拟的设置遵循一个完善的基准案例。这项工作的主要目的是证明，我们的新的PIC方案可以可靠地解决复杂的二维动力学和相互作用的等离子体不稳定性的径向方位角坐标的霍尔推力器在一小部分的计算成本相比，全二维PIC代码。为此，我们首先提出了我们新开发的全二维PIC代码的基准测试。接下来，我们提供了一个概述的降阶PIC方案和由此产生的“准2D”代码，指定的准2D PIC的降阶的程度是定义在“区域”的数量沿模拟的方向用于划分计算域。我们比较了准二维模拟的预测在各种近似度的二维问题对我们的全二维模拟结果。我们发现，通过增加Q2 D模拟中的区域数量，准2D结果收敛到2D结果。尽管如此，我们还强调，一个准2D模拟，提供了一个因素的5减少计算成本解决了基本的物理过程中几乎无法区分的方式相对于全2D模拟，并招致最大误差只有约10%的离子数密度和约5%的电子温度。
2022-11-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Dynamic Mode Decomposition for data-driven analysis and reduced-order modelling of ExB plasmas: I. Extraction of spatiotemporally coherent patterns
Imperial College London（伦敦帝国学院）；University of Washington（华盛顿大学）
本研究将动态模态分解（DMD）应用于ExB等离子体高保真PIC模拟数据，验证OPT-DMD变体在提取时空相干模态上优于基础DMD，可补充传统频谱分析，提供更全面的等离子体时空特征信息。
2023-08-26 cs.LG physics.comp-ph physics.plasm-ph
Two-fluid tokamak equilibria with reversed magnetic shear and sheared flow
在双流体模型框架下，研究了反向磁剪切和剪切流作用下托卡马克平衡态的变化规律，这可能对内输运势垒的形成起作用。该研究是基于精确的自洽的解决方案，在圆柱形的几何形状，通过它的影响的磁剪切，s，和“环形”（轴向）和“极向”（方位角）离子速度分量上的径向电场，它的剪切和剪切的ExB速度检查。对于广泛的参数制度的实验关注的事实证明，贡献的环向和极向速度和压力梯度项的电场，其剪切和ExB速度剪切是相同的数量级。s通过压力梯度项对ExB速度切变的影响比通过速度项的影响大。结果表明，与MHD一样，磁场剪切和剪切的环向和极向速度在产生电场中起协同作用，因此ExB速度剪切剖面与ITB放电中观察到的一致，但由于压力梯度项的存在，s对电场、电场剪切和ExB速度剪切的影响比MHD中的强。
2005-05-14 physics.plasm-ph
Dynamic Mode Decomposition for data-driven analysis and reduced-order modelling of ExB plasmas: II. dynamics forecasting
Imperial College London（伦敦帝国学院）；University of Washington（华盛顿大学）
本研究拓展了OPT-DMD算法的应用，验证其生成的线性降阶模型在霍尔推力器不同截面构型、多参数下的等离子体动力学预测能力，证实其在准周期等离子体系统中可构建低成本高预测性的降阶模型。
2023-08-26 cs.LG physics.comp-ph physics.plasm-ph
Angular momentum and rotational energy of meanflows in toroidal magnetic fields
导出了环形不一定轴对称磁场平衡中Favre平均角动量的平衡方程。我们发现，角动量的分量是由协变的极向和环形分量ExB和平行的流速，我们分别确定所有相关的应力张量，扭矩和源项为每个组件。我们的研究结果功能的Favre应力概括以前发现的雷诺应力，如抗磁或平行ExB应力，以及密度梯度驱动项。此外，我们确定的极向ExB角动量的源的磁剪切，并讨论了镜和洛伦兹力。我们发现测地线转移项、Stringer-Winsor自旋上升项和离子轨道损失项都是洛伦兹力的一部分，并且实际上是同一项。讨论与角速度的关系，我们借助通量面的第一基本形式建立惯性张量。反过来，惯性张量被用来构建一个通量表面平均旋转能量的\ExB表面流动的等离子体。由于惯性张量的旋转能量的演变功能的修正以前的结果。特别是，这种校正表明，在高场侧的密度源贡献更多的纬向流能量的产生比在低场侧。
2020-06-15 physics.plasm-ph
A fast low-to-high mode bifurcation dynamics in a tokamak edge plasma gyrokinetic simulation
输运势垒的形成及其与流体和等离子体中剪切流的关系在各种自然和实验室观测中具有根本意义，并且在磁聚变装置中实现经济的能量生产中具有至关重要的意义。在这里，我们报告的第一个观察到的边缘输运势垒形成事件中进行了一个现实的托卡马克边缘几何形状的gyrokinetic模拟。结果表明，湍流Reynolds应力驱动的剪切ExB流与新经典轨道损失协同作用，抑制湍流输运，并在最后一个闭合磁通量表面内部形成输运势垒.
2017-05-08 physics.plasm-ph
Comment on "Ion velocity analysis of rotating structures in a magnetic linear plasma device" [Phys. Plasmas 25, 061203 (2018)]
在最近的一篇论文（Phys. Plasmas 25，061203，2018）中，作者分析了在低磁场下等离子体中产生的重离子所经历的电离子漂移速度。不幸的是，他们使用了经典的ExB漂移公式，该公式仅适用于平板几何形状。作者没有考虑到圆柱形的几何形状会引起离子绕柱轴的缓慢电漂移。此外，离子的低磁化引起大于等离子体柱的直径的拉莫尔半径。离子刚产生后的运动与局部电场平行，而不是如作者所指出的垂直。大多数情况下，离子在经历沿着经典指导中心理论计算的电漂移之前被中和。作者没有仔细考虑到这一点，因此本文提出的激光诱导荧光测量的理论分析显然是无效的。
2019-07-02 physics.plasm-ph
Turbulent transport of alpha particles in tokamak plasmas
本文研究了聚变产生的α粒子在托卡马克等离子体中的ExB扩散。我们确定一个现实的模型，具有离子温度梯度（ITG）或捕获的电子模式（TEM）驱动的湍流的特性的运输制度。它包括使用数值模拟的结果建模的电位波动的频谱，有效的抗磁速度和平行运动的电位的漂移。我们的半分析统计方法是基于去相关轨迹法（DTM），这是适应于gyrokinetic近似。我们得到了输运系数随湍流参数和α粒子能量的变化。根据我们的计算结果，α粒子的湍流输运只有在能量为100KeV时才能出现。我们确定相应的条件。
2016-03-28 physics.plasm-ph
Influence of temperature fluctuations on plasma turbulence investigations with Langmuir probes
在GEMR陀螺流体模拟上研究了朗缪尔探针测量等离子体湍流的可靠性，并与有条件采样的I-V特性以及托卡马克ASDEX升级近刮除层中的自发射探针测量结果进行了比较。在这个区域，模拟和实验一致地显示在密度，等离子体电位和电子温度的相干同相波动。离子饱和电流的测量结果很好地再现了密度波动。然而，浮动电位的波动受到温度波动的强烈影响，因此，与实际等离子体电位相比，浮动电位的波动强烈失真。这些结果表明，解释浮动等离子体电位波动，而忽视温度的影响是不合理的热聚变等离子体的分界线附近。这里，浮动电位测量导致湍流结构的ExB动力学的结果被破坏，例如，湍流粒子和动量输运或基于密度-势相关系的不稳定性识别。
2011-11-17 physics.plasm-ph
Experimental investigation of an electronegative cylindrical capacitively coupled geometrically asymmetric plasma discharge with an axisymmetric magnetic field
本研究在几何不对称圆柱形电容耦合射频放电中混合电负性氧气与电正性氩气，探究轴向磁场对负离子产生的影响。磁场引起ExB漂移，约束高能电子于边缘，降低体相密度与负离子比例，但升高电子温度。结论表明低磁场更利于负离子生成，且磁场与气体比例共同调控负离子比例。
2024-05-23 physics.plasm-ph
Azimuthal ion movement in HiPIMS plasmas -- Part II: lateral growth fluxes
本文利用铬示踪粒子和多普勒频移测量研究磁控管等离子体中的横向生长通量，发现加入电子霍尔电流阻力后直线视线模型可解释HiPIMS中的方位角位移。
2023-06-06 physics.plasm-ph
Passage of an ion-acoustic solitary wave through the boundary between an electron-ion plasma and a negative ion plasma
本文研究了离子声孤立波通过电子-离子等离子体和负离子等离子体边界的问题。当离子声孤波进入另一个等离子体区域后，会产生扰动，随着时间的推移，会形成离子声孤波和振荡链。通过边界后的离子声孤立波的振幅的变化，以这样的方式，它的值在电子-离子等离子体大于它的值在负离子等离子体。一个例外是压缩离子声孤立波传播通过负离子等离子体的情况下，并具有超过电子-离子等离子体中的临界振幅的振幅。这样的离子声孤波，当进入电子离子等离子体时，释放过量的能量来加速正离子，从而将其振幅降低到临界值以下。确定了边界穿越后建立的离子声孤立波的振幅对初始振幅的依赖关系。考虑离子声孤立波通过被电子离子等离子体包围的负离子等离子体层的情况。结果表明，从负离子等离子体到电子-离子等离子体的稀疏离子声孤立波的通道引起扰动，其中可以观察到加速和捕获的负离子。
2020-05-12 physics.plasm-ph
Discharge characteristics of a low-pressure geometrically asymmetric cylindrical capacitively coupled plasma with an axisymmetric magnetic field
本文实验研究了轴对称磁场对低压几何非对称圆柱形电容耦合等离子体放电特性的影响，发现磁场可调控放电非对称性、电子温度及 EEDF，并实现离子能量与通量的独立控制。
2023-06-01 physics.plasm-ph
Motion of the Plasma Critical Layer During Relativistic-electron Laser Interaction with Immobile and Comoving Ion Plasma for Ion Acceleration
在相对论电子激光-等离子体相互作用体系（$a_0>1$）中，我们分析了两种不同过程下等离子体临界层的运动。当临界层离子是静止的，而不是当他们与它一起移动时，突出的差异。控制在这种制度下的等离子体临界层的速度是必不可少的创建低$β$行进加速结构的激光离子加速器（LIA）的足够的激光激发电位。在相对论诱导透明加速（RITA）方案中，重等离子体离子是固定的，只有痕量密度的轻离子被加速。相对论临界层和加速结构在激光诱导透明过程中通过电子质量的相对论性增加而纵向前移。在辐射压力加速（RPA）方案中，整个等离子体在激光辐射压力的作用下被纵向向前推动，这只有当等离子体离子与激光前沿共同传播时才可能。在RPA中，加速结构的速度除了取决于激光强度和等离子体密度之外，还取决于等离子体-离子质量。在RITA中，重的不动等离子体离子的质量不影响临界层的速度。RITA中裸露的固定离子的惯性激发电荷分离电位，而RPA在离子静止时是不可能的。
2014-03-31 physics.plasm-ph
Kinetic instability of ion acoustic mode in permeating plasmas
在具有相对于静态离子的电子漂移（电流）的等离子体中，如果定向电子速度超过离子声速，则离子声波受到动力学不稳定性的影响。在一个准中性电子-离子等离子体通过另一个静态准中性（靶）等离子体传播的情况下，不稳定性阈值变得不同。传播等离子体的阈值速度可以远低于静态等离子体的离子声速。这种无电流的不稳定性在空间和天体物理等离子体中可能经常出现。
2009-06-19 physics.plasm-ph
Ion motion in the wake driven by long particle bunches in plasmas
我们探讨了背景等离子体离子运动在自调制等离子体尾场加速器中的作用。我们采用J. Dawson等离子体片模型，导出了窄束团极限下的横向等离子体电场和有质动力的表达式。我们利用这些结果来确定离子动力学的开始，并证明了离子运动可以发生在自调制等离子体尾场加速器。模拟结果表明，等离子体离子的运动可以导致自调制不稳定性和加速场的早期抑制。然而，背景等离子体离子运动可以通过使用具有较重等离子体的等离子体来完全减轻。
2014-09-15 physics.plasm-ph
The separation of ions and fluxes in nonlinear ion-acoustic waves
天然或实验室来源的多物种等离子体通常被认为是非线性离子声波的宿主。我们提出了由多个离子种群，电子和尘埃等离子体中的非线性离子声波引起的离子通量的计算。以下等离子体模型被认为是：一个电子-离子等离子体与冷离子，一个双离子等离子体与两种类型的温暖的带正电荷的离子，和尘埃双离子等离子体。结果表明，在电子-离子等离子体中，波致离子流与非线性离子声波的相速方向相反。在双离子等离子体中，离子声波有快波和慢波两种模式。在非线性快离子声波中，两种离子的通量被发现是共同指向的，并且逆着波漂移。在慢波中，离子的非线性通量指向相反的方向。这一结果证明了利用这些非线性波诱导的离子流来有效分离等离子体中的离子的可能性。在尘埃双离子等离子体中，慢离子声波的超非线性机制可以强化离子分离过程。
2021-07-20 physics.plasm-ph
Ion-beam driven dust ion-acoustic solitary waves in dusty plasmas
利用标准约化微扰技术（RPT）研究了小振幅尘埃离子声波（DIAWs）在离子束驱动的等离子体中的非线性传播，其中包含了玻尔兹曼电子、正离子和静止带电尘埃颗粒。结果表明，离子束与离子相速度比$(γ)$存在两个临界值$(γ_{c1}$和$γ_{c2})$，超过这两个临界值，离子束就不可能产生孤子.数值分析了$γ$、离子束与等离子体离子密度比$(μ_{i})$、尘埃与离子密度比$(μ_{d})$以及离子束与等离子体离子质量比$(μ)$等参数对稳态DIAW振幅和宽度的影响，并将结果应用于实验室离子束和空间等离子体（如空间等离子体）中。极光等离子体）进行了解释。
2010-10-26 physics.plasm-ph
Experimental Measurements of Ion Diffusion Coefficients and Heating in a Multi-Ion-Species Plasma Shock
本文通过超音速等离子体喷流迎面合并产生碰撞等离子体冲击，测量了两种离子的时间分辨密度和温度以确定离子扩散系数，首次实验验证了离子间输运理论，并报告了对HED和ICF建模有价值的温度分离高阶效应。
2023-04-04 physics.plasm-ph
Quantum Zakharov-Kuznetsov equation for pair ion plasma in the presence of quantized magnetic field
本文导出了量子Zakharov-Kuznetsov方程，研究了在具有量子化磁场和交换关联效应的正负电子（空穴）离子简并等离子体中离子声孤子的传播。
2018-04-26 physics.plasm-ph
Ion sound and dust acoustic waves at finite size of plasma particles
我们考虑了离子的有限尺寸对经典等离子体性质的影响。本文主要研究电子-离子等离子体中的离子声。我们还考虑了尘埃等离子体，在那里我们考虑了有限尺寸的离子和尘埃粒子，并考虑了尘埃声波的色散。粒子的有限尺寸影响经典等离子体性质。有限尺寸的粒子对小波长有相当大的贡献，这是量子效应出现的区域。因此，考虑量子等离子体中离子的有限尺寸也是非常重要的。
2014-01-14 physics.plasm-ph
Conceptual Design of a Doppler Spectrometer for 10$^2$ m/s Cross-Field Flows in Tokamak Divertors
本文针对托卡马克偏滤器中\ExB漂移速度低于现有诊断检测极限的问题，提出基于碘池原位波长校准的多普勒光谱仪概念设计，以实现10$^2$ m/s精度的横越磁场离子流测量，并给出波长精度标度关系及JT-60SA可行性评估。
2024-05-28 physics.plasm-ph
Lower-hybrid oscillations in a cold magnetized electron-positron-ion plasma
本文得到了冷磁化电子-正电子-离子（e-p-i）等离子体中低混杂振荡/波的色散关系。结果表明，在等离子体密度较高且正电子和离子的平衡密度平衡的条件下，e-p-i等离子体中低混杂振荡的频率约为电子-离子（e-i）等离子体中低混杂振荡频率的$1/\sqrt{3}$倍。目前的工作可能有一些相关的实验室/天体物理e-p-i等离子体。
2018-03-13 physics.plasm-ph
Electrons quench ion tails during evaporative cooling in hot ion mode plasmas
Princeton University（普林斯顿大学）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本文揭示热离子模式等离子体中蒸发冷却因电子-离子质量比及碰撞率对速度的敏感依赖而呈现独特机制，离子蒸发速率显著降低，对经济型核聚变具有潜在应用价值。
2026-09-15 physics.plasm-ph
On electrostatic modes in multi-ion and pair-ion collisional plasmas
讨论了含有正离子和负离子的等离子体的物理学，特别注意最近产生的含有等质量和相反电荷的离子的对离子等离子体。讨论了实验中观察到的垂直于周围磁场矢量方向的密度梯度的影响。此外，可能存在的电子进行了讨论的背景下，等离子体模式传播的角度相对于磁场矢量。电子可以被添加到等离子体或进入附着到负离子的等离子体，然后由于碰撞而从离子释放。结果表明，在存在密度梯度的情况下，冷等离子体中的电子等离子体模可以变为后向模，这种行为既可以由电子数密度控制，也可以由垂直方向上的模数控制.在具有热电子的等离子体中，由电子碰撞和密度梯度的组合驱动，并且在离子的响应类似于声音模式的情况下，即，对于未磁化的离子，意味着模式频率远高于离子回旋频率或模式波长短于离子回旋半径。在纯的成对离子等离子体的情况下，对于较低的频率和接近于最近实验中使用的那些参数，受扰动的离子可能感受到磁场的影响。在这种情况下，等离子体模式也变得向后，类似于实验观察到的但尚未解释的向后模式的特征。
2008-05-16 physics.plasm-ph
Effect of thermal ions on fluid nonlinear frequency shift of ion acoustic waves in multi-ion species plasmas
提出了一个考虑离子温度影响的多离子等离子体中离子声波（IAWs）的流体非线性频移模型。由于在惯性约束聚变（ICF）等离子体中存在热离子，同时存在太阳风，因此在IAWs的非线性频移中需要考虑热离子的影响。然而，现有的模型[Berger等人，Physics of Plasmas 20，032107（2013）; Q. S. Feng等人，E 94，023205（2016）]仅考虑冷离子流体模型。这种考虑多离子组分和热离子的完整理论将更精确地计算大振幅非线性激光器的频率，特别是高离子温度的慢模，在空间物理和惯性约束聚变中具有广泛的应用前景。
2019-06-24 physics.plasm-ph
Ion Temperature Evolution in an Ultracold Neutral Plasma
我们使用空间分辨的激光诱导荧光光谱研究了膨胀超冷中性等离子体中离子温度的长期演化。绝热冷却在等离子体膨胀期间将离子温度降低一个数量级，至低至0.2K的温度。冷却受到离子和更热的电子之间的热交换的限制。我们还提出了一个额外的加热机制的证据，并讨论了可能的来源。数据描述的等离子体演化的模型，包括离子-电子热交换的影响。我们表明，适当的初始条件下，在膨胀过程中的等离子体中的离子的库仑耦合的程度增加。
2015-01-27 physics.plasm-ph
Laser acceleration of ion bunches at the front surface of overdense plasmas
用粒子模拟方法研究了强激光脉冲与过密等离子体相互作用中离子的加速过程。对于圆偏振的激光脉冲，高密度的离子束移动到等离子体中产生的激光-等离子体相互作用表面。一个简单的分析模型占的数值观测，并提供作为脉冲强度和等离子体密度的函数的离子束能量和产生时间的标度律。
2005-01-31 physics.plasm-ph
Heating of ions by low-frequency Alfvén waves in partially ionized plasmas
在太阳大气中，色球和日冕等离子体比可见光球热得多。太阳大气的加热，包括部分电离的色球层和日冕，在很大程度上仍然未知。本文证明了在部分电离的低β等离子体中，离子可以被频率很低的阿尔文波加热。这不同于其他阿尔文波相关的加热机制，如离子中性碰撞阻尼的阿尔文波和加热所描述的共振阿尔文波加热以前的工作。在本文中，我们发现在部分电离的等离子体中，非共振Alfvén波加热的效率比没有离子-中性粒子碰撞时低，并且加热效率取决于离子-中性粒子碰撞频率与离子回旋频率的比值.
2011-03-17 physics.plasm-ph
Time evolution of the process of doping of solids by plasma-ion beams
棒状等离子体注入器产生的强等离子体离子束照射固体是一个强非平衡过程，可以实现许多其他方法无法实现的效果。本文以实验数据为基础，对等离子体离子束的时间和能量分布以及离子对固体的穿透过程进行了数学分析。数值计算的结果已经提出了有关的温度和掺杂浓度的时间演变。
2019-03-26 physics.plasm-ph
Instability of ion kinetic waves in a weakly ionized plasma
已知基本高阶朗道等离子体模式通常是重阻尼的。我们发现，这些模式的离子成分在弱电离等离子体中可以大大修改离子中性碰撞和直流电场驱动离子流，使其中一些可以变得不稳定。这种不稳定性预计在足够小的压力下自然发生在气体放电的预鞘中，从而影响鞘和放电结构。
2012-06-04 physics.plasm-ph
Co-current rotation of the bulk ions due to the ion orbit loss at the edge of a tokamak plasma
通过计算俘获热离子和通过热离子的最小能量损失，计算了托卡马克等离子体边缘由于离子轨道损失而引起的通量面平均动量损失和体离子的平行旋转。体离子的通量表面平均平行旋转是在并流方向。在托卡马克等离子体的最边缘，由于同向热离子的轨道损失，同向旋转速度的峰值位于最后一个闭合通量面内。当离子温度增加时，峰化位置向内移动。
2014-04-04 physics.plasm-ph
Ion-acoustic solitary waves and shocks in a collisional dusty negative ion plasma
本文研究了离子-尘埃碰撞和离子运动粘度对含静止带电尘埃的负离子等离子体中线性离子-声不稳定性以及小振幅孤立波和激波的非线性传播的影响。{The在碰撞负离子等离子体中存在两种线性离子模，即“快”波和“慢”波，并分析了它们的性质。{利用标准约化微扰技术，导出了描述小振幅慢波系统演化的修正Korteweg-de Vries-Burger（KDVB）方程。} {The后者的分布用与实验室和空间等离子体有关的参数进行了数值检验，在这些空间中，带电尘埃可能带正电或负电。研究发现，含有正电荷尘埃的负离子等离子体支持负电位慢波的传播。当粉尘带负电时，正负电位扰动可能同时存在。这些结果对于实验室负离子等离子体中慢波激发以及空间等离子体中带电尘埃带正电荷和负电荷的观测都有一定的参考价值。
2012-11-18 physics.plasm-ph
Plasma opacity calculations using the Starrett and Saumon average-atom model with ion correlations
我们提出的不透明度的铁，铝，溴等离子体计算使用Starrett和Saumon平均原子模型允许离子相关性。我们发现，使用早期的平均原子离子相关模型的Rozsnyai，最近在太阳不透明度计算，高估了离子相关等离子体不透明度的影响。这种高估的原因进行了讨论。
2018-10-14 physics.plasm-ph
Gyrokinetic Stability of Electron-Positron-Ion Plasmas
在平板几何条件下研究了离子（质子）混合污染的正负电子等离子体的回旋动力学稳定性。推导并求解了相应的色散关系。考虑了离子温度梯度驱动的不稳定性、电子温度梯度驱动的不稳定性、普适模和剪切阿尔芬波。污染的等离子体保持稳定，如果污染程度低于某个阈值，它被发现，剪切阿尔芬波可以存在于污染的等离子体中的情况下，它是不存在的离子污染。
2017-09-14 physics.plasm-ph
Explanation for the development of surface -plasma method of negative ion production in BINP and around the World
该研究阐述了电荷交换离子注入圆形加速器与储存环的发展，以及布德克尔核物理研究所和全球范围内负离子产生的表面等离子体方法的发展情况。
2025-04-18 physics.plasm-ph
Generalized Impurity Pinch in Partially Magnetized Multi-Ion Plasma
在具有不同离子质量的双离子种类等离子体中，重离子倾向于分别集中在碰撞磁化等离子体的低温区域和碰撞未磁化等离子体的高温区域中。此外，碰撞磁化强度可以被确定为轻离子回旋频率与轻离子和重离子物种的碰撞频率的比率，并且在部分磁化等离子体的中间区域中这种效应的行为主要取决于该霍尔参数。多离子交叉场传输已经描述了在碰撞磁化等离子体制度，广义箍缩关系，它描述了在该等离子体中的平衡离子物种的密度，在文献中找到。本文阐明了碰撞磁化和Larmor磁化在多离子碰撞输运中的作用，并将广义箍缩关系推广到部分磁化区，在部分磁化区，只要电子保持碰撞磁化，离子的Hall参数可能很小.平衡离子密度分布对外力和对彼此具有相同的依赖性，而与离子的碰撞磁化无关。多离子碰撞输运模型的有效性范围的扩大，使它们适用于更广泛的实验室等离子体条件。特别是，离子密度分布演变足够快的径向杂质传输可以观察到周围的停滞MagLIF，导致驱逐的重离子杂质的热点，只要等离子体成为足够的碰撞磁化过程中的内爆。
2021-02-05 physics.plasm-ph
A variational atomic model of plasma accounting for ion radial correlations and electronic structure of ions (VAMPIRES)
我们提出了一个离子-电子等离子体（或核-电子等离子体）模型，该模型考虑了原子核周围的电子结构（即离子结构）以及离子-离子相关性。模型方程是通过近似自由能泛函的极小化得到的，并证明了模型满足维里定理。该模型的主要假设是：1）原子核被视为经典的不可区分的粒子; 2）电子密度被视为均匀背景和围绕每个原子核的球对称分布（等离子体中的离子系统）的叠加; 3）使用团簇展开（非重叠离子）来逼近自由能; 4）通过近似积分方程来模拟产生的离子流体。在本文中，该模型仅在其平均原子版本中描述。
2022-11-16 physics.plasm-ph
Strong Coulomb Coupling Influences Ion and Neutral Temperatures in Atmospheric Pressure Plasmas
利用分子动力学模拟模拟了大气压下部分电离等离子体中离子和中性粒子在不同电离率下的温度演化。结果表明，在电离分数低至10^-5时，离子-离子相互作用是强耦合的，温度演化受到与强耦合相关的效应的影响。具体而言，无序诱导加热被发现快速加热离子的离子等离子体周期（约10秒PS）的时间尺度上的电离脉冲后。随后是离子和中性粒子的碰撞弛豫，在较长的时间尺度（~ns）上冷却离子并加热中性粒子。由于离子中性的三体复合，轻微的加热会在更长的时间（~ 100 s ns）内发生。温度演变的分析模型的开发，同意模拟结果。结果表明，强耦合效应在大气压等离子体中是重要的。
2022-07-22 physics.plasm-ph
Polarized Negative Ion Source with Multiply Sphericaly Focusing Surface Plasma Ionizer
提出了一种通用H-/D-离子源设计，其结合了极化离子源领域中的最先进发展，以提供具有>90%极化和改进的寿命、可靠性和功率效率的高电流高亮度离子束。该新光源利用铯表面与等离子体相互作用产生的负离子通过多球形负离子聚焦元件对极化中性原子进行高效共振电荷交换电离。负离子的多球聚焦强烈抑制了非极化H-/D-离子的寄生产生。通过将离解器和等离子体发生器的新的和新颖的设计与多球聚焦并联，该设计可以抑制来自偏振束的粒子的吸附和去偏振，大大改善了当前概念的性能。
2018-08-17 physics.plasm-ph
