Investigation of the effectiveness of non-inductive `multi-harmonic' electron cyclotron current drive through modeling multi-pass absorptions in the EXL-50 spherical tokamak
在高电流驱动效率的背景下，多个电子回旋共振（ECR）谐波的有效性已被彻底研究，通常在由电子回旋（EC）波供电的低纵横比EXL-50球形托卡马克（ST）的完全无感操作中观察到。在相对论非线性库仑碰撞和准线性扩散算符的稳态下，数值求解Fokker-Plank方程，得到电子分布函数，用于计算注入EC波驱动的等离子体电流.对于特殊的EC波，模拟结果揭示了一种机制，通过这种机制，电子周围的冷二次谐波ECR层强烈共振高次谐波通过相对论多普勒频移共振条件。实际上，在模拟中，在输入EC波功率的一定值以上，这一特征是明显的，表明它是一种非线性现象。与实验观察相似，通过在我们的模拟模型中考虑多通滤波，在对EXL-50的典型低密度（$\sim 1\times10^{18}~m^{-3}$）、低温（$\lesssim 100$ eV）等离子体的模拟中确实发现了电流驱动的高效率（超过1 A/W）。然而，在单通道和多通道模拟的普通EC波研究中没有发现这种特性，这表明它在我们的ST器件上驱动电流的效率很低。
2021-09-09 physics.plasm-ph
Cyclotron harmonics in opacities of isolated neutron star atmospheres
一些X射线暗孤立中子星（XDINS）和超新星遗迹（CCO）中的中心致密天体在热软X射线谱中表现出吸收特征。有人假设，这些特征可能是由于自由-自由吸收不透明度中的周期性峰值，这是由磁场B<10^{11} G中电子运动的朗道量子化或磁场B>10^{13} G中离子运动的类似量子化引起的。在这里，我回顾了自由光吸收中回旋量子谐波背后的物理学，讨论了它们的计算的不同近似，并解释了为什么离子回旋谐波（超出基波）不能被观察到。
2018-04-03 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Power transport efficiency during O-X-B 2nd harmonic electron cyclotron heating in a helicon linear plasma device
本工作的主要目的是报告在将微波束（在28 GHz时< 70 kW）倾斜注入高功率（在13.56 MHz时约为100 kW）过密（n_e>1E10^19 m^（-3））氘螺旋等离子体柱的过程中，耦合到Proto-MPEX装置中的钨靶的功率。详细描述了实验装置、电子加热系统、电子加热方案和用于量化功率传输的红外热像诊断。结果表明，通过调节磁场分布可以有效地控制传输到靶的功率。使用这种方法，热通量高达22 MWm-2和功率传输效率在17-20%的范围内已实现使用70千瓦的微波功率。据观察，大部分的热通量被限制在一个狭窄的区域在等离子体的周边。光线追迹计算表明，功率耦合到等离子体电子通过O-X-B模式转换过程。计算表明，微波能量在等离子体外围通过碰撞被吸收，在过密区通过电子伯恩斯坦波的二次谐波回旋共振被吸收。这些结果的影响进行了讨论的背景下，MPEX。
2022-01-07 physics.plasm-ph
A linear parameters study of ion cyclotron emission using drift ring beam distribution
本文利用线性动理学色散关系求解器BO，系统研究了漂移环束分布下离子回旋发射的磁声回旋不稳定性关键参数影响，揭示了速度展宽对增长率和谐波特性的作用，并为JET实验观测提供了线性解释。
2023-10-16 physics.plasm-ph
Influence of bounce resonance effects on the cyclotron wave instabilities in dipole magnetospheric plasmas with anisotropic temperature
本文推导了具有双麦克斯韦和双洛伦兹分布函数的轴对称偶极磁层等离子体中场向回旋波的色散方程。为了评估俘获粒子对横向电流密度分量的贡献，使用与守恒积分相关联的切换到新变量的标准方法求解Vlasov方程;引入新的类时变量（而不是地磁纬度角）来描述捕获粒子沿地磁场的反弹运动;扰动的电场和电流密度分量在地磁场线的长度上被傅立叶分解。其结果是，横向介电常数元素表示的反弹谐振项，包括在速度空间中的双重积分，谐振器，和相应的相位系数的总和。由于地磁场的非均匀性，磁层等离子体中的波粒共振条件与直磁场中的波粒共振条件完全不同，电场的全谱都存在于给定的电流密度谐波中，左右极化波相互耦合。为了与直磁场中回旋波的线性理论进行类比，我们假设电场的n次谐波对电流密度的n次谐波有主要贡献，并且左、右极化波的连接很小。在这种情况下，回旋波的色散方程具有最简单的形式，并且适合于分析电子回旋波和离子回旋波的不稳定性。
2004-10-08 physics.plasm-ph
Sub-microsecond temporal evolution of edge density during edge localized modes in KSTAR tokamak plasmas inferred from ion cyclotron emission
在KSTAR托卡马克装置的边缘局域模（ELM）中，在等离子体外边缘质子回旋频率的谐波处检测到离子回旋辐射（ICE）。在ELM崩溃期间，发射通常会向下（偶尔向上）啁啾，并由受限的3MeV聚变产生的质子驱动，这些质子从等离子体核心有很大的漂移。我们充分利用动力学模拟在多个等离子体密度，以配合啁啾ICE的时间演变功能。这产生了一个独特的，非常高的时间分辨率诊断的崩溃边缘基座密度。
2017-02-06 physics.plasm-ph
Electron cyclotron current drive efficiency in an axisymmetric tokamak
应用新经典输运理论计算了轴对称托卡马克装置低碰撞区的电子回旋电流驱动效率。托卡马克排序是用来获得一个系统的方程，描述的等离子体的动力学，其中包括由于高功率RF波的非线性有质动力（PM）的力量。PM力是在特定极向位置处的电子回旋共振表面周围产生的。在第一和第二谐波的情况下（对于不同的入射角的RF波）的ECCD效率进行了分析，并验证了从TCV和T-10托卡马克的实验参数值。所得结果与格林函数法所得结果一致。
2004-10-22 physics.plasm-ph
A polar-harmonic unified gas-kinetic scheme for magnetized ion dynamics from cyclotron kinetics to the Hall-Pedersen constitutive limit
Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）
本文提出极谐统一气体动理学格式（PH-UGKS），统一求解磁化离子从回旋动理学到霍尔-佩德森漂移扩散的输运，通过精确碰撞-旋转积分和渐近保持实现跨尺度高效模拟。
2026-09-10 physics.plasm-ph
Beam-driven Electron Cyclotron Harmonic and Electron Acoustic Waves as Seen in Particle-In-Cell Simulations
本研究通过二维Darwin粒子模拟探索了束流驱动的电子回旋谐波（ECH）波和电子声波的激发与饱和机制，揭示了它们在重塑地球等离子体层亚热电子分布及形成各向异性电子分布中的重要作用。
2024-06-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
Cyclotron resonant interactions in cosmic particle accelerators
综述了空间等离子体中回旋共振相互作用的研究进展。在给出一个简单的配方的测试粒子的方法，共振相互作用的说明性例子。结果表明，对于斜向传播的哨声波，不仅有基波回旋共振，还有渡越时间共振、反常回旋共振、高次谐波回旋共振，甚至亚谐波共振。本文还评述了回旋共振相互作用的几个新课题，如激波中的电子注入、太阳风重离子的回旋共振加热和相对论修正。
2012-11-12 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.plasm-ph
Quasilinear diffusion coefficients in a finite Larmor radius expansion for ion cyclotron heated plasmas
本文导出了托卡马克中离子回旋波频率范围内麦克斯韦方程组与福克-普朗克方程自洽耦合的小拉莫尔半径近似准线性扩散简化模型。简化模型通过Kennel-Engelmann扩散保证了完整模型的重要性质，如扩散方向、波偏振和H定理。的动能变化（W点）是用来推导出的基本阻尼和二次谐波阻尼的有限拉莫尔半径展开的最低阶的减少模型扩散系数。准线性扩散系数在具有介电张量等效约化模型的耦合代码（TORIC-CQL 3D）中实现。我们还提出了模拟ITER少数加热的情况下，在其中的简化模型进行了验证，在允许的误差范围内从完整的模型结果。
2017-04-24 physics.plasm-ph
Unperturbed-orbit integration and the 3D kinetic dispersion relation of the electron cyclotron drift instability
School of Energy Science and Engineering, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学能源学院）
本研究通过未受扰轨道积分推导了电子回旋漂移不稳定性 的3D动能色散关系，考虑了有限朗姆半径效应和回旋谐波，填补了完全动能模型中的关键缺失步骤。
2026-01-14 physics.plasm-ph
Ion cyclotron emission from fusion-born ions in large tokamak plasmas: a brief review from JET and TFTR to ITER
离子回旋辐射（ICE）是第一个集体辐射不稳定性，由约束聚变产生的离子驱动，从氘氚等离子体中观察到的JET和TFTR。ICE包括强烈的超热辐射，其在托卡马克等离子体的外中平面边缘处评估的多个离子回旋谐波频率处具有谱峰。ICE谱峰的测量强度与JET中测量的聚变反应性成线性比例。在其他大型托克马克等离子体中，ICE目前被用作快离子物理的指示器。ICE的激发机制是磁声回旋不稳定性（MCI）;在JET和TFTR的情况下，MCI是由一组中心出生的聚变产物驱动的，位于速度空间中的捕获通过边界内，其漂移轨道向外中平面边缘进行大的径向偏移。因此，在未来的实验中ICE的诊断开发部分依赖于对MCI的深入了解，并且计算等离子体物理的最新进展已经导致了大量的最新进展，在这里进行综述。
2014-10-22 physics.plasm-ph
ECMI Resonance in AKR Revisited: Hyperbolic Resonance, Harmonics, Wave-Wave Interaction
摘要对电子回旋脉塞不稳定性（ECMI）中基波和高次电子回旋谐波的共振条件进行了概括，证实了谐波$n>1$以下窄带辐射的可能性。在受限的较低X模式分支上的$n=1$共振附近，通过降低相速度和群速度来支持放大。受限慢大幅准静电X模式非线性调制等离子体，形成空穴，直到自陷在其中进一步增加波数。它们经历波-波相互作用，使其能够在低于$n=2$的第二谐波带中逃逸到自由空间。在足够大的平行波数（斜传播），基本共振$n=1$是双曲线的，一种可能性，迄今错过，但至关重要的一个有效的ECMI在向上的电流区域。在这里，共振双曲线有利地适合的损失锥边界，推测重要的ECMI向上流源电子分布，刺激ECMI增长在可用的极光电子能量。
2023-03-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Experimental and numerical investigation of suprathermal electron dynamics using vertical electron cyclotron emission
本文提出合成 ECE 框架 YODA，并与 LUKE 动力学代码结合，通过正向建模解释 TCV 两次 ECCD 实验中的 VECE 光谱及超热电子分布特征。
2025-10-21 physics.plasm-ph
Reconstruction of electron velocity distribution function and Gibbs entropy from electron cyclotron emission in magnetized plasmas
提出利用纯X模ECE谐波谱结合最大熵方法与Hankel变换重建电子速度分布与熵，无需辐射计校准，适用于磁化聚变等离子体并支持相空间熵分布获取。
2024-11-16 physics.plasm-ph physics.space-ph
Harmonic generation in magnetized plasma for Electromagnetic wave propagating parallel to external magnetic field
本文利用PIC模拟研究磁化等离子体中平行于外磁场传播的电磁波谐波产生，发现线偏振入射波可激发奇次RCP和LCP谐波，且在电子回旋频率处最强，为产生高频圆偏振电磁波提供了理论依据。
2023-02-22 physics.plasm-ph
Parametric instabilities of the inhomogeneous near SOL tokamak plasma, driven by the coupled effect of the high harmonic fast wave and of the ion and electron temperatures gradients, and anomalous heating of the near SOL ions
Plasma Research Center, Pusan National University（釜山国立大学等离子体研究中心）；Department of Electrical Engineering, Pusan National University（釜山国立大学电气工程系）
数值研究高谐波快波与温度梯度耦合驱动的近刮削层静电参量不稳定性，发现参量衰变产生高谐波离子回旋波和准模，导致各向异性离子加热。
2026-06-15 physics.plasm-ph
Electron cyclotron drift instability and anomalous transport: two-fluid moment theory and modeling
在垂直于磁场的强电场作用下，由于离子声模和电子回旋谐波的共振，相对于未磁化离子的电子交叉场（E $\times$ B）流动会引起电子回旋漂移不稳定性（ECDI）。这种情况发生在太空中的无碰撞冲击坡道以及霍尔推进器等$\rm{E \times B}$放电设备中。ECDI可以诱导平行于背景电场的电子流，其速度大大超过经典碰撞理论的预测。这种异常的传输可能导致粒子热化在空间冲击，并可能导致不利的等离子体流向E $\times$ B设备的墙壁。ECDI和异常输送的发展通常被认为是完全动力学的。然而，在这项工作中，我们证明了这种不稳定性的减少的变体，更重要的是，相关的异常运输，可以在没有任何碰撞的双流体框架中自洽地处理。通过平等对待电子和离子，自由能允许平行于背景电场的异常电子流的生长。首先，我们提出了两种流体的5-和10-时刻模型的不稳定性的线性分析，并比较他们对全动力学理论。在较低温度下，双流体最快增长模式与动力学结果吻合较好。此外，通过包括更多的（$>=10$）矩，可以恢复次级（和可能更高的）不稳定分支。还探讨了不稳定性对各种参数的依赖性。然后，我们进行直接的数值模拟的交叉场设置使用5矩模型。证实了不稳定性和反常输运的增长。最后，在较低的温度范围内使用相同的参数进行5矩和Vlasov模拟，显示出合理的协议。
2022-09-09 physics.plasm-ph
Evolution of the electron cyclotron drift instability in two-dimensions
采用高分辨粒子模拟方法研究了部分磁化等离子体中由电子$E\times B$漂移驱动的电子回旋漂移不稳定性。重点是二维效应，包括平行动力学沿磁场在一个有限长度的等离子体与介质壁。据发现，不稳定性的发展作为一个序列的增长回旋谐波演示波破碎和复杂的非线性相互作用，在短波长的离子密度波动特别明显。与此同时，离子和电子密度的涨落以及反常电子流的非线性演化，表现出向长波长的级联。在电子密度和异常电流波动的光谱中最清楚地观察到产生长波长分量的趋势。一个强烈的，但缓慢增长的模式，沿磁场的一个独特的本征模式结构的发展在后来的非线性阶段，提高对长波长凝聚的趋势。后一种模式具有沿磁场的有限波长被确定为修改双流不稳定性（MTSI）。结果表明，MTSI模式导致电子的强烈平行加热。
2018-07-20 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Gyro-viscosity and linear dispersion relations in pair-ion magnetized plasmas
本文发展了一个考虑陀螺粘性的流体理论，研究了圆柱对称均匀对离子磁化等离子体中的波传播特性。由Hankel-Fourier变换导出的精确色散关系与Oohara及其同事在实验中观察到的色散关系相当。陀螺粘度是通过抑制通常导致色散的前向性质的热压力的影响而导致离子回旋波的传播特性从前向到后向的变化的原因。虽然实验已经解释了本作者的动力学理论，动力学推导是如此涉及，因为精确的粒子轨道在相空间中，有限的拉莫尔半径效应，和更高的阶离子回旋共振。目前的流体理论提供了一个简单和透明的结构的色散关系，因为陀螺粘度重整为离子回旋频率，这本身表明了落后的性质的色散。流体理论通常的缺点是只处理系统中激发的本征波的基本模式，而不能描述动力学理论所描述的高次谐波，这一缺点可以通过基于回转粘度重整化的简单推导和清晰的图像来补偿。
2015-10-17 physics.plasm-ph
Interaction of the fast wave with a scrape-off layer plasma in tokamaks. The ion cyclotron parametric instabilities and the anomalous heating of ions
发展了有限波长椭圆偏振快波驱动下等离子体离子回旋（IC）静电参量不稳定性理论。本文对托卡马克装置中FW注入过程中刮除层（SOL）中产生高能离子的一个潜在来源--IC准模衰变不稳定性的增长率进行了解析推导，给出了任意FW电场和IC不稳定扰动波长时IC准模衰变不稳定性增长率的解析表达式。对含有IC模$φ_{i}\left(\mathbf{k}_{i}, ω\right)$及其谐波$φ_{i}\left(\mathbf{k}_{i}, ω-ω_{0}\right)$、$φ_{i} \left(\mathbf{k}_{i}, ω-2ω_{0}\right)$的三波系统的色散方程进行了全面的数值分析，其中$ω_{0}$为FW频率。结果表明，对于波长与热离子Larmor半径相当的IC波，该波系统的参数IC不稳定性具有最大增长率。结果表明，反电子朗道阻尼在这种不稳定性的发展中起着重要的作用。这种不稳定性饱和的可能机制是离子被具有随机相位的IC波系综散射，这限制了高水平不稳定性的发展。本文利用发展的离子碰撞准模衰变不稳定性的准线性理论，确定了离子与参量离子碰撞湍流相互作用所引起的离子反常加热率。导出的结果表明，实验观察到的各向异性加热的冷SOL离子可能是造成的参数IC在SOL湍流。然而，IC参数湍流是不太可能负责实验观察到的约束不良的超热离子在托卡马克等离子体的SOL爆发。
2020-01-03 physics.plasm-ph
A Flare-related Decimetric Type-IV Radio Burst Induced by the X2 Radiation of Electron Cyclotron Maser Emission
本研究针对太阳分米波IV型射电暴辐射机制的长期难题，通过观测分析与建模，证实其由谐波X模电子回旋脉泽发射引发，拓展了该机制的应用范围并提供恒星同类暴的太阳样本。
2025-07-30 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Observation of an ultracold plasma instability
我们提出了第一个观察到的不稳定性，在一个不断扩大的超冷等离子体。我们观察到周期性发射的电子从一个超冷等离子体在弱，交叉磁场和电场，和强烈扰动的电子密度分布在电子飞行时间的投影图像。我们确定这种不稳定性作为一个高频电子漂移不稳定性，由于电子漂移波和电子回旋谐波之间的耦合，它具有较大的波数对应于接近电子回旋半径的波长。
2008-07-24 physics.plasm-ph
Distinct stages of radio frequency emission at the onset of pedestal collapse in KSTAR H-mode plasmas
利用在KSTAR托卡马克装置上研制的高速宽带射频（0.1-1 GHz）频谱分析仪，发现在高约束放电中，基座崩塌处出现几个不同的射频发射阶段。与2-D电子回旋辐射（ECE）图像的比较表明，每个阶段都与外侧中平面边缘的瞬时条件有关。首先，高次谐波离子回旋辐射（ICE）与崩溃前的几十微秒内的边缘的非模态瞬态扰动的外观加强。然后，在非模态灯丝的突发开始处，RF发射朝向高频范围（< 500 MHz）变宽。在暗条爆发引发的基座塌陷过程中，伴随着额外的暗条爆发出现快速啁啾（1-3 μs）。RF谱和微扰结构之间的强相关性提供了重要的线索边缘局域模式的稳定性和离子动力学在等离子体边界。
2018-03-26 physics.plasm-ph
Second Harmonic Generation Through Backward Raman Scattering in Magnetized Plasmas Driven by Circularly Polarized Intense Lasers
Alzahra University（阿尔扎哈拉大学）；University of Tehran（德黑兰大学）
研究通过反向拉曼散射在磁化等离子体中产生二次谐波的非线性级联过程，揭示了激光偏振方向与磁场方向的相对手性对等离子体行为的影响，以及环形共振强度对谐波生成的调控作用。
2026-04-28 physics.comp-ph physics.optics physics.plasm-ph
Downward transport of electromagnetic radiation by electron holes?
一个有吸引力的机制辐射传输的电子空穴从磁层极光腔源区到电离层，甚至可能到大气层的检查。由于X模式的激发和传播特性，对于频率刚好低于局部电子回旋频率$ω\lesssim ω_{ce}$的辐射的通常共振激发，这种机制被证明是非常不可能的。只有当极光电离层局部穿孔，密度足够低，允许电子空穴随极光电子束向下移动到低海拔时，它才能起作用。如果更高的电子回旋谐波$ω\sim \ell ω_{ce}, ~\ell= 2,3,...$的共振激发成为可能，这是一种尚未探索的机制，那么在洞内激发的辐射可以被传输到比产生的更低的高度。如果发生这种情况，辐射将提供另一种磁层等离子体和大气之间的耦合机制。保留字：电子回旋脉塞，电子空穴，极光加速，极光辐射精细结构，极光千米辐射，木星射电辐射，行星射电辐射
2012-08-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Wave emission of non-thermal electron beams generated by magnetic reconnection
太阳耀斑中的磁重联能有效地产生非热电子束。当高能电子沿着磁场线传播通过周围等离子体时，高能电子又可以通过微观等离子体不稳定性引起无线电波。我们的目的是研究快速移动电子束（FEBs）引起的波发射与动力学磁重联产生的特征非热电子速度分布函数（EVDFs）：两个流EVDFs沿分界线和扩散区，和垂直的新月形EVDFs靠近扩散区。为此，我们在这项研究中利用2.5D完全动力学粒子在细胞（PIC）代码模拟。我们发现：（1）两股流EVDF加上背景离子对电子/离子（流）不稳定性是不稳定的，由于净电流，电子/离子（流）不稳定性引起离子声波和朗缪尔波。这可能导致在扩散区和重联分界线中的多谐波等离子体发射。(2)垂直月牙形EVDF可以通过重联扩散区的电子回旋脉塞不稳定性产生多个谐波电磁电子回旋波。我们的结果适用于利用无线电波观测诊断控制太阳耀斑中磁重联的等离子体参数。
2022-05-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Microinstabilities at perpendicular collisionless shocks: A comparison of full particle simulations with different ion to electron mass ratio
采用全粒子模拟方法研究了垂直无碰撞激波阵面处产生的微观不稳定性。冲击波的结构和动力学由阿尔芬马赫数和等离子体β决定，而微不稳定性由上游体速度与电子热速度和等离子体与回旋频率的比率控制。因此，微不稳定性的增长率的离子-电子质量比的变化，即使在相同的马赫数和等离子体β。二维模拟结果表明，在较低的质量比下，电子回旋漂移不稳定性占主导地位，并激发出静电电子回旋谐波。当质量比较大时，修正双流不稳定性占主导地位，并激发斜电磁哨声波，通过修正激波磁场影响无碰撞激波的结构和动力学.
2012-04-10 astro-ph.HE physics.geo-ph physics.plasm-ph
Auroral Kilometric Radiation -- the Electron Cyclotron Maser Paradigm
极光千米辐射（AKR）是来自行星磁层的强射电辐射的范例。它的观测结果接近电子陀螺频率和/或其低次谐波，表明源等离子体的非热状态。当等离子体进入高能激发状态时产生发射，这导致电子分布函数的变形。在某些条件下，这导致"准相干"发射。我们认为，弱相对论性电子回旋脉塞不稳定性是产生这种辐射的原因。由于大力无线电辐射通常不是{主要}的重要性，在大尺度磁层现象，AKR等，为大尺度磁层物理学的目的，成为被认为是一个边缘问题。在这里，这一概念受到质疑。AKR虽然主要在磁层扰动时期应用于极光区，但只携带总亚暴能量的一小部分。然而，它在极光电离层上层物理学和空间天气研究中具有诊断能力。作为非热等离子体中辐射产生的基本物理问题，它仍然没有得到解决。即使只研究电子回旋脉塞，许多问题仍然悬而未决。在磁层中，通过观测和理论都可以很好地研究这些现象，因为磁层是空间中唯一可以连续进入的地方。最重要的是在这里没有暗示他们应该如何被攻击。它的价值在于它在应用于其他磁化行星、太阳系外行星和强磁化天体时所应发挥的作用，它是一种重要的工具，可以诊断在热、冲击或同步辐射之外的射频范围内产生辐射的物质状态。
2023-02-05 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Electron Bernstein waves in spherical tokamak plasmas with "magnetic wells"
除了传统的单调递增磁场区域外，球形托卡马克（ST）中还存在“磁阱”区域。磁场剖面反演显著地改变了波的传播和衰减的整体图像。由于磁阱可能会变得相当普遍的ST性能的进一步改善，这种配置的分析是感兴趣的EBW等离子体加热的CD前景的评估。本文研究了平板模型中电子束波传播和二次回旋谐波衰减的基本特征。
2004-12-28 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Magnetic Reconnection with Radiative Cooling. I. Optically-Thin Regime
磁重联是一种基本的等离子体过程，与磁能的快速耗散有关，被认为是实验室等离子体装置、地球磁层和日冕中许多破坏性现象的动力。传统的重联研究，针对这些相当脆弱的环境，有理由忽略了辐射的重联过程中的影响。然而，在高能天体物理学中的许多重连系统中（例如，吸积盘日冕、相对论性喷流、磁星耀斑），而且在强大的激光等离子体和z箍缩实验中，能量密度非常高，以至于辐射，特别是辐射冷却，可能开始发挥重要作用。这一观察激发了高能量密度辐射磁重联理论的发展。作为实现这一目标的第一步，我们在本文中提出了一个简单的Sweet-Parker非相对论连续MHD重联与强辐射冷却的理论。首先，我们展示了如何在没有引导磁场的情况下，强烈的冷却会导致重联层中等离子体的强烈压缩，从而导致更高的重联率。压缩比和层温度由欧姆加热和辐射冷却之间的平衡决定。辐射冷却层中的较低温度导致较高的斯皮策电阻率，因此导致重联率的额外增强。然后，我们将我们的一般理论应用到几个特定的天体物理学重要的辐射过程（韧致辐射，回旋加速器，逆康普顿）在光学薄制度，为零和强引导场的情况下。我们推导出的关键重连参数，包括重连率的具体表达式。我们还讨论了我们的理论的适用性的限制和条件。
2010-07-05 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Beam-driven ECH waves: A parametric study
电子回旋谐波（ECH）波在驱动漫射极光中起着重要作用，漫射极光占输入电离层的粒子能量的75%以上。磁层等离子体中的ECH波一直被认为主要是由行星偶极子场中自然产生的损耗锥各向异性（速度-空间梯度）激发的。然而，最近的THEMIS观测表明，电子束也可以激发地球磁尾中的这种波。环境和电子束等离子体条件下，电子束激发可以发生是未知的。这些条件的知识将使我们能够进一步探索这种激发机制的相对贡献ECH波散射的磁层电子在地球和外行星。使用热等离子体色散关系，我们解决了光束驱动的ECH波的性质，并进行全面的参数调查这种不稳定性。我们发现，增长是由束电子回旋共振的第一和更高的订单。我们还发现，这些波是不稳定的等离子体条件下的范围很广。生长速率随束流密度、束流速度和热电子温度的增加而增加;随束流温度和束流温度各向异性、热电子密度和冷电子密度和温度的增加而减小。这种情况在地球的磁尾比比皆是，在那里，磁层电子被向地对流和磁重联加热，与较冷的电离层电子共存。
2021-04-05 physics.plasm-ph physics.space-ph
Collisionless plasma shocks in striated electron temperatures
本文证明了电子温度沿磁场线条纹分布的磁化等离子体中离子声波低频波导模的存在。在更高的频率，在离子回旋和离子等离子体频率之间的频带中，辐射模式发展并倾斜地传播到远离条纹的场。随后的静电冲击的形成和传播的参数，并证明了数值。对于这样的等离子体条件，耗散机制是由波陡化产生的谐波的“泄漏”。
2010-02-03 astro-ph.EP nlin.PS physics.plasm-ph
