Improved algorithm for a two-dimensional Darwin particle-in-cell code
本文提出一种基于电场涡量方程的二维Darwin粒子云网格改进算法，替代传统流线型Darwin场公式，以更快更可靠地计算螺线电场，并成功应用于感应耦合等离子体模拟。
2024-09-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Coherent effects in the stochastic electrodynamics of two-fluid plasma
随机电磁场在等离子体中无处不在，最常见的例子是热源的电磁辐射。它们应该对等离子体中的电子和离子施加一个随机力，给它们的运动增加一个随机分量。随机波动量的乘积，如速度和磁场，通过等离子体的双流体模型的动力学方程进行关联，则应表现出非零平均值。这种影响的调查需要空间光谱表示的非线性方程的双流体模型。在无限域上定义的CK函数及其母函数和梯度分别为螺线管场、标量场和无旋场提供正交基，便于坐标空间到模空间的变换.本文建立了一个研究双流体等离子体中随机电磁场随机力相干效应的理论框架，并讨论了由其结构得出的一些结果。方位对称模式被证明是唯一的受益者的随机模式在产生非随机效应的合作。形式主义也有利于调查之间的相互作用的可压缩动力学，这在等离子体压缩，加热和约束和不可压缩动力学，这是参与湍流和自组织等现象中起着核心作用。
2012-08-08 physics.plasm-ph
Dipole radio-frequency power from laser plasmas with no dipole moment
从真空中的激光靶等离子体辐射的射频功率可以比从具有可忽略电偶极矩的这种源所预期的大几个数量级。一个模型相结合的Tidman-Stamper电路模型的激光靶等离子体与理论的辐射电流浸没在等离子体中，然而，预测缩放的电偶极子功率从激光等离子体辐射与实验一致。
2005-07-29 physics.plasm-ph
Intense boundary emission destroys normal radio-frequency plasma sheath
等离子体鞘层是将等离子体与边界隔离的非中性空间电荷区。当向电极施加射频电压时形成射频（RF）鞘。通常，外加偏压主要由屏蔽外场的射频鞘层消耗。在这里，我们报告的第一个证据表明，强烈的边界发射破坏正常的RF鞘层，并建立了一种新型的RF等离子体的外部偏压消耗散装等离子体，而不是鞘层。离子被自然地限制，而等离子体电子是畅通无阻的，在整个等离子体中产生强大的RF电流，结合独特的粒子和能量平衡。提出的模型为面向等离子体部件的离子侵蚀减轻提供了可能性。对等离子体加工中的反应速率控制和波模转换技术也有一定的启示。
2020-02-18 physics.plasm-ph
Experimental observation and computational analysis of striations in electronegative capacitively coupled radio-frequency plasmas
首次在实验上观察到了强负电性气体（CF_4）的离子-离子电容射频等离子体发光的自组织空间结构。它们的形成是基于粒子动力学模拟分析和理解的。发现这些“条纹”是由驱动射频和离子-离子等离子体的本征频率（源自分析模型）之间的共振产生的，该共振建立了电场、离子密度以及等离子体中电子的能量增益和损失过程的调制。不稳定性的增长之后的数值模拟。
2016-06-01 physics.plasm-ph
Electron tennis driven by radio-frequency electric fields in low-pressure plasma sources
本文详细分析了低压下射频电压波形激发的电容耦合等离子体鞘层区域内的电子轨迹。鞘层内的复杂特征在几个物理量中被识别，这些物理量是由在时空变化的电场的影响下的弹跳电子的轨迹雕刻的。开发的方法来解释的各种功能的表面过程的函数的生成，并确定不同起源的电子的轨迹。
2020-09-30 physics.plasm-ph
Vector resolved energy fluxes and collisional energy losses in magnetic nozzle radiofrequency plasma thrusters
为了提高等离子体推力器的效率，研究了磁喷管射频等离子体推力器的能量损失。模拟计算粒子能量通量的矢量分辨率，包括等离子体能量损失的电介质壁，等离子体束能量，和发散的等离子体能量，除了碰撞能量损失。得到了推力器内的能量损失分布以及能量损失与输入功率的比值。模拟结果表明，随着磁场强度的增加，等离子体能量损失得到了明显的抑制，离子束能量反而增加。此外，发散离子能量和碰撞能量损失分别约占4-12%和30- 40%，与磁场强度无关。
2021-09-18 physics.plasm-ph
Kinetic Interpretation of Resonance Phenomena in Low Pressure Capacitively Coupled Radio Frequency Plasmas
基于粒子数值模拟，揭示了电容耦合射频等离子体共振现象的动力学根源。通过对等离子体中热电子密度、冷电子密度、传导电流和位移电流等参数的时空分布的分析，揭示了鞘层膨胀过程中多束电子束形成的机理。高能量束电子和低能量体电子之间的相互作用被确定为在电流中的谐波的激发的物理起源。
2015-07-20 physics.plasm-ph
Kinetic Simulation of He radio frequency capacitive coupled plasma
本文利用Particle-in-Cell程序模拟He射频容性耦合等离子体，揭示驱动频率、幅值与相移对鞘层、粒子能量角分布及放电特性的调控作用。
2023-09-28 physics.plasm-ph
Diagnostics of a Multicusp-Assisted Inductively-Coupled Radio-Frequency Plasma Source for Plasma Immersion Ion Implantation
University of Saskatchewan（萨斯喀彻温大学）；Aix-Marseille Université（艾克斯-马赛大学）
本文通过LIF和射频补偿朗缪尔探针技术，研究了多极辅助感应耦合射频等离子体源在低气压下的等离子体密度和稳定性，验证了LIF在PIII系统中对本体和预鞘区域的稳态表征能力。
2026-01-26 physics.plasm-ph
Spatially resolved simulation of a radio frequency driven micro atmospheric pressure plasma jet and its effluent
射频驱动的等离子体射流经常被用作在大气压下用于表面改性和其它工艺的有效等离子体源。射频驱动微大气压等离子体射流（$μ$ APPJ）是该概念的一个特殊变体，其几何形状允许直接光学访问。在这项工作中，$μ$ APPJ的特点与氦氧混合物及其与氦环境的相互作用进行了研究，通过数值模拟。的电子的密度和温度，以及所有活性物种的浓度都在射流本身和其流出物中进行了研究。发现流出物基本上不含载流子，但含有大量的活性氧（O，O $_3$和O $_2(^1Δ)$）。通过与实验数据的比较，验证了模拟结果。
2011-05-23 physics.plasm-ph
Impurity intrusion in radio-frequency micro-plasma jets operated in ambient air
利用可调谐二极管激光吸收光谱技术测量了大气压射频微等离子体射流中氦亚稳态原子的时空分辨浓度。空间分布以及寿命测量表明，从前喷嘴进入放电的空气和来自气体供应系统的杂质的显着影响。淬火的可吸收性是用来推断定量浓度的侵入杂质。从光学发射光谱以及它们对通过射流的进料气流的依赖性确定沿射流轴的杂质分布。
2011-06-24 physics.plasm-ph
Density-Dependent Response of an Ultracold Plasma to Few-Cycle Radio-Frequency Pulses
超冷中性等离子体对所施加的射频（RF）场表现出密度依赖的共振响应，其频率范围为几MHz至数百MHz，以实现密度。我们已经进行了测量，其中短脉冲的RF施加到这些等离子体，脉冲持续时间短至两个周期。我们仍然观察到对这些短脉冲的密度依赖性共振响应。然而，响应的过快时间尺度、响应对驱动场的符号的依赖性、随着脉冲数量增加的响应以及等离子体对径向和轴向施加的RF场的响应的差异与等离子体响应是由于等离子体中的电子的局部共振加热而不一致的。相反，我们的结果是一致的快速能量转移从集体运动的整个电子云的电子在高能轨道。除了提供一个潜在的更强大的方法来测量超冷中性等离子体密度，这些测量表明集体运动在这些系统中的能量传输的重要性。
2012-12-06 physics.plasm-ph
Control of Electron Energy Distribution Functions by Current Waveform Tailoring in Inductively Coupled Radio Frequency Plasmas
State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Technology, International Joint Research Laboratory of Magnetic Confinement Fusion and Plasma Physics, School of Electrical and Electronic Engineering, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学电气与电子工程学院，电磁场与微波技术全国重点实验室，磁约束聚变等离子体物理国际联合研究中心）；School of Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院）；Chair of Applied Electrodynamics and Plasma Technology, Faculty of Electrical Engineering and Information Sciences, Ruhr University Bochum（鲁尔大学波鸿分校电气工程与信息科学学院应用电动力学和等离子体技术教席）；School of Physics and Mechanics, Wuhan University of Technology（武汉理工大学物理学与机械学院）
本研究通过优化电流波形来控制感应偶极辐射频等离子体中的电子能量分布函数及等离子体化学特性。
2026-01-12 physics.plasm-ph
Optical diagnostics and mass spectrometry on the afterglow of an atmospheric pressure Ar/O$_2$ radiofrequency plasma used for polymer surface treatment
在聚合物表面处理的上下文中，大气压Ar/O $_2$射频等离子体的余辉的特征在于通过光发射光谱，激光诱导荧光和质谱。的O $_2$气体流量和源功率上的等离子体特性（气体温度，Ar激发温度，O原子和OH自由基的相对浓度）的影响进行了评估。我们表明，对于等离子体炬到基板的距离低于6毫米，余辉创建一个保护性的气氛，从而与基板相互作用的等离子体气体成分得到很好的控制。对于更高的距离，环境空气的影响不能再被忽略，并且Ar、O $_2$和N $_2$浓度的梯度被测量为轴向和垂直位置的函数。
2016-05-02 physics.plasm-ph
Numerical study of secondary electron emission in a coaxial radio-frequency driven plasma jet at atmospheric pressure
在这项工作中，我们研究了在大气压下工作的同轴射频驱动等离子体射流的数值模型。由于圆柱对称性，使用了其他三维结构的适当的2-D表示。采用氦氧化学反应方案。我们研究了内电极和插入的介质管发射的次级电子的效应，并讨论了它们对放电行为的影响。我们的结论是，适当的材料选择可以提高所需的操作模式，这样的等离子体射流的材料和表面处理。
2011-05-23 physics.plasm-ph
Verification of particle simulation of radio frequency waves in fusion plasmas
射频（RF）波可以提供加热、电流和流动驱动，以及用于聚变实验的稳态操作的不稳定性控制。本文建立了一个粒子模拟模型，为研究射频与等离子体的非线性相互作用提供了第一性原理工具。在这个模型中，离子被认为是完全动力学粒子使用弗拉索夫方程和电子被视为引导中心使用漂移动力学方程。该模型已实现在全球gyrokinetic环形代码（GTC）使用真正的电子-离子质量比。为了验证该模型，离子等离子体振荡，离子伯恩斯坦波，和低杂波的线性模拟进行了圆柱形的几何形状，并发现符合解析预测。
2017-10-05 physics.plasm-ph
A Minimal Self-Consistent Model for the Nonlinear Dynamics of Asymmetric Capacitively Coupled Radio-Frequency Plasmas
Ruhr University Bochum（鲁尔大学波鸿分校）
本文提出一个最小自洽集总模型，耦合射频电路与等离子体平衡，再现非线性谐波与等离子体串联共振，并关联电压、功率和密度变化。
2026-09-09 physics.plasm-ph
Three-dimensional calculations of the inductive coupling between radio-frequency waves and plasma in the drivers of the SPIDER device
本文通过三维轴对称计算模拟SPIDER装置驱动器中射频波与等离子体的感应耦合，验证了与二维结果的吻合，并估计了功率分配，发现总功率与吸收功率之比为30%-45%。
2023-10-15 physics.plasm-ph
Unveiling the role of dielectric trap states on capacitively coupled radio-frequency plasma discharge: dynamic charging behaviors
从理论和Particleincell/MonteCarlo碰撞模拟两方面研究了介质边界材料中电荷陷阱态对电容耦合射频等离子体放电的影响。研究发现，壁材料的陷阱态主要通过改变固体边界内积累的动态表面电荷引起的离子感生次级电子发射（SEE）系数来控制放电特性。首先建立了一个考虑表面荷电的综合SEE模型，该模型综合考虑了价带电子分布、电子陷阱密度以及通过俄歇中和和去激发捕获的电荷。理论分析揭示了陷阱态对鞘层溶液、稳定性、等离子体密度和温度、粒子和功率平衡等的影响。模拟结果表明，随着电荷相关发射系数的增加，平均射频鞘层电势降低。随着气体压力的增加，观察到的位移的最大电离率从体等离子体中心的等离子体鞘层界面，这也是由陷阱状态的电极材料的位移发生在一个较低的压力与陷阱考虑。此外，电荷陷阱有助于产生几何对称结构的非对称等离子体放电，这种效应在γ模放电中更为明显。
2021-01-09 physics.plasm-ph
Plasma Heating by an Electron Beam in Corrugated Magnetic Field
本文介绍了GOL-3多镜阱的新实验结果。用高功率相对论电子束（峰值参数为~1 MeV，~25 kA，~8 $μ$ s，~120 kJ）加热密度为$~10^21 m^-3$的氘等离子体。该装置的磁系统是一个12米长的波纹磁场轴对称螺线管，由55个单元组成，磁场强度为$B_max/B_min$ =4.8/3.2 T。集体等离子体加热的电子束的结果在峰值电子温度~2 keV。此时，离子也被阱单元中的电子压力梯度集体加热。离子温度升高超过1 keV，并限制在高水平的~1 ms。密集的热等离子体在GOL-3阱发射D-D中子~1 ms。详细的集体等离子体加热的波纹磁场中的光束将在本文中介绍。讨论了等离子体离子有效加热的新物理机制，该机制实质上依赖于磁场的扰动。在GOL-3装置上进行的多镜结构实验表明，与简单的螺线管结构相比，多镜结构的能量约束时间有了明显的改善。系统中存在的轴向电流导致磁场的剪切螺旋结构。安全系数q在轴上低于1。
2004-10-19 physics.plasm-ph
Carbon Film in Radio Frequency Surface Plasma Source with Cesiation
据推测，SNS RF SPS中的持续cesiation与在套环转换器上的碳膜沉积有关。具有碱沉积的石墨的功函数依赖性没有金属和半导体的典型最小值，并且最终功函数更高。由于这个原因，来自铯化金属和半导体的H-二次发射的概率可以高于来自铯化碳膜的H-二次发射的概率，但是碳膜保持铯化更长时间并且可以以低铯消耗操作。
2018-08-17 physics.plasm-ph
Explicit, analytical radio-frequency heating formulas for spherically symmetric nonneutral plasmas in a Paul trap
我们提出了明确的，分析加热公式预测的加热率的球形，非中性等离子体存储在保罗陷阱作为云的大小$S$，粒子数$N$，和保罗陷阱控制参数$q$的函数在低温制度接近云$\rightarrow$晶体相变。我们发现我们的分析加热公式和详细的，与时间相关的分子动力学模拟的捕获等离子体之间的协议。我们还提出了我们的温度依赖的平均场方程的数值解的结果，这是一致的，我们的数值模拟和分析结果。这是第一次，分析加热公式，预测加热速率与合理的准确性，统一为所有$S$，$N$，和$q$。
2017-08-10 physics.plasm-ph
Modeling hydrodynamics, magnetic fields and synthetic radiographs for high-energy-density plasma flows in shock-shear targets
采用三维FLASH辐射-磁流体动力学（radiation-MHD）模拟方法，研究了激波剪切衍生平台内的流体力学和磁场。模拟结果表明，由于反向传播的激波诱导剪切层中的旋涡和混合，通过比尔曼电池效应可以产生数十特斯拉的场。使用MPRAD的合成质子射线照相模拟和使用SPECT 3D的合成X射线图像模拟进行预测的诊断中的可观察到的功能。量化磁场在惯性约束聚变（ICF）和高能量密度（HED）等离子体中的影响是前沿研究，在基础科学和应用科学中具有深远的影响。
2019-11-20 physics.plasm-ph
Scattering of radio frequency waves by cylindrical blobs in the plasma edge in tokamaks
射频波通常用于托卡马克聚变等离子体中的等离子体加热、电流控制以及诊断。这些波由放置在托卡马克壁附近的天线结构激发，并且它们必须在到达核心等离子体（这是它们的目标）之前通过称为刮除层的湍流层传播。这一层表现出相干的密度波动的斑点和细丝的形式。研究了射频平面波在单块物体上的散射过程，假设单块物体为无限长圆柱体。在平面波的情况下，斑点的轴不一定与外部施加的磁场对准。研究了ITER和中型托卡马克装置（如TCV、ASDEX-U、DIII-D等）的电子回旋波（$f_0$ =170 $GHz$）和ALCATOR C-MOD装置的低杂波（$f_0$ =4.6 $GHz$）。该研究涵盖了各种密度之间的对比斑点和周围的等离子体和大范围的斑点半径。
2018-01-05 physics.plasm-ph
Particle dynamics in deposition of porous films with a pulsed radio-frequency atmospheric pressure glow discharge
在等离子体中生长的纳米颗粒被用来可视化在脉冲射频（rf）大气压辉光放电中的薄膜沉积过程。调制等离子体使得成功制备多孔TiO2薄膜成为可能。我们研究了在等离子体阶段的鞘层中的粒子的捕获，并将其与数值模拟进行比较。在等离子体关断阶段，粒子被残余离子产生的电场驱动到基底上，导致多孔TiO 2膜的形成。使用视频显微镜，在最基本的“动力学”水平上揭示了整个过程中粒子的集体动力学。
2019-03-22 physics.plasm-ph
Particle-In-Cell simulations of the filamentation process in magnetized radio-frequency plasmas
本文通过二维粒子模拟研究磁化射频等离子体中丝状结构的形成与演化，揭示其经历双阶段动力学过程，并阐明磁力与电力分别驱动电子和离子聚集以塑造丝状结构的机制。
2025-03-31 physics.plasm-ph
On the role of secondary electron emission in capacitively coupled radio frequency plasma sheath: a theoretical ground
提出了低压下发射电容耦合射频等离子体鞘层的理论基础。假设射频鞘层是无碰撞的，并与外部源振荡。在推导鞘层动力学方程时，以已知的正弦电压代替电流作为前提条件。进行动力学研究，以确定平均壁电位作为二次发射系数和施加的电压幅度的函数，与完整的平均DC鞘被解决。通过均匀模型下的解析分析和非均匀模型下的数值分析，得到了鞘层的空间电位、电容和随机加热等实时特性。所得结果通过无电离的连续动力学模拟进行了验证。利用粒子模拟方法研究了次级电子引起的碰撞和电离效应，进一步验证了所提出的理论，并对今后的工作有一定的启发。
2019-06-30 physics.plasm-ph
A computationally assisted spectroscopic technique to measure secondary electron emission coefficients in radio frequency plasmas
本文提出了一种测量电容耦合射频等离子体中次级电子发射系数的计算辅助光谱技术（$γ$ -CAST）。这种非侵入性的、灵敏的诊断是基于相位分辨光发射光谱和基于粒子的动力学模拟的组合。在这样的等离子体中（在正电性气体中的大多数条件下），时空分辨的电子碰撞激发/电离速率具有在每个RF周期内的不同时间邻近每个电极的两个不同的最大值。虽然一个最大值是由于鞘膨胀导致的电子的能量增益的结果，但是第二个最大值是由在相邻鞘上的最大电压降时由鞘电场朝向等离子体体块加速的次级电子产生的。由于这些不同的激发/电离机制，这些最大值的强度比对次级电子发射系数$γ$非常敏感。这种灵敏度又允许通过比较实验激发曲线和用各种$γ$系数获得的模拟数据来确定$γ$。诊断，在这里测试的几何对称的氩气放电，产生一个有效的次级电子发射系数$γ= 0.066 \pm 0.01$的不锈钢电极。
2016-04-11 physics.plasm-ph
Simulation of the electromagnetic wall response during Vertical Displacement Events (VDE) in ITER tokamak
托卡马克等离子体破裂模型的关键基础是了解电流如何在等离子体破裂事件中流向面向等离子体的表面。在ITER托卡马克中，发生有限数量的重大中断将肯定会损坏腔室，不可能恢复设备。在电流交换等离子体壁等离子体，根据亥姆霍兹分解定理，我们的表面电流密度在导电壳-未知的我们的问题-是一个矢量场两次连续可微的3D，已分裂成两个组成部分：无旋（卷曲自由）矢量场和螺线管（发散自由）矢量场。通过建立一个弱形式的方程，并利用有限元方法极小化相应的能量泛函，得到了表面流的时空分布。我们成功地验证了我们的数值模拟与纯齐次Neumann B.C.的解析解，并满足必要的存在条件。考虑到JET托卡马克中存在铁芯，我们将某些积分方程中的未知量--磁化电流分解为两个分量，第一个分量只在铁芯区产生磁场，第二个分量在真空中产生磁场，从而更好地评价铁芯对等离子体平衡的影响。为了减少在多连通域（L形域）中表面电流确定过程中出现的奇异性的影响，我们使用了保角变换方法。
2018-10-24 physics.plasm-ph
Consistent simulation of capacitive radio-frequency discharges and external matching networks
外部匹配网络是至关重要的和必要的操作电容耦合等离子体，以最大限度地吸收功率。实验表明，外部电路在一般情况下严重的相互作用与等离子体在一个非线性的方式。必须考虑这种相互作用，以便能够设计合适的网络，例如，用于等离子体处理系统。为了全面了解这种耦合的基础物理学，考虑等离子体和电路动力学的非线性模拟方法可以提供有用的见解。在这项工作中，等效电路等离子体模型和集总元件组成的外部电路的耦合进行了讨论。等离子体模型本身是自洽的，在这个意义上，等离子体密度和电子温度是从基于全局等离子体化学模型的吸收功率计算的。该方法包括真实等离子体系统中存在的所有元件，即，放电本身、匹配网络、发电机以及杂散损耗元件。虽然这项工作的主要成果是概念方法本身，在一个单频电容耦合放电的例子，其适用性得到证明。结果表明，它提供了一个有效的和高效的方法来分析和理解实际等离子体系统的非线性动力学，而且，可以应用于综合最佳匹配网络。
2018-04-16 physics.plasm-ph
Electron power absorption in low pressure capacitively coupled electronegative oxygen radio frequency plasmas
对从电场到电子的能量传递机制的透彻理解对于优化和控制不同的等离子体源和工艺是至关重要的。这种机制，称为电子功率吸收，涉及复杂的电子动力学在电负性电容耦合等离子体（CCP）在低压下，仍然没有完全理解。因此，我们提出了一个时空分辨分析的电子功率吸收在低压氧CCP的基础上的动量平衡方程从玻尔兹曼方程。数据来自1d 3v Particle-In-Cell / Monte Carlo碰撞模拟。与传统的理论模型，预测“随机/无碰撞加热”是重要的，在低压下，我们观察到的欧姆功率吸收的优势。此外，由于强电负性以及放电中正电边缘区域的存在，低压下双极功率吸收会衰减，这导致射频周期内电子温度的高度时间对称性。
2019-11-06 physics.plasm-ph
The Analytical Solution of Radiation Transfer Equation for a Layer of Magnetized Plasma With Random Irregularities
本文研究了无线电波在磁化等离子体光学厚平面单调层上的反射问题。等离子体电子密度不规则性可用任意形式的空间谱来描述。本文提出了在不变射线坐标系下的小角散射近似，用于辐射传输方程的解析研究。得到了描述等离子体层反射辐射的空间和角分布的近似解。所获得的解可以应用于例如电离层无线电波传播。
1997-09-03 physics.plasm-ph
Plasma radio emission from inhomogeneous collisional plasma of a flaring loop
本文研究了在碰撞非均匀等离子体中太阳耀斑加速非热电子布居和伴随的等离子体发射的演化。非热电子碰撞演化变得不稳定并产生朗缪尔波，这可能导致强烈的无线电发射。我们自洽地模拟了等离子体中电子的碰撞弛豫、波粒相互作用和非线性朗缪尔波的演化。此外，我们模拟的散射，衰减和合并的朗缪尔波产生无线电发射的基本或谐波的等离子体频率，使用角平均发射模型。长波长的密度波动，例如在日冕中观察到的，被认为强烈抑制了无线电发射的水平，这意味着高水平的朗缪尔波可以在没有可见无线电发射的情况下存在。此外，在均匀等离子体中，发射显示出可以通过密度不均匀性来平滑的时间和频率变化。
2013-12-10 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Modeling of convective cells, turbulence, and transport induced by a radio-frequency antenna in the tokamak boundary plasma
本研究用Hermes模型模拟托卡马克边界等离子体中射频天线鞘层偏置，揭示其对对流胞形成、密度剖面平坦化及湍流输运的影响，并推断杂质离子呈玻姆型扩散。
2025-09-09 physics.plasm-ph
Experimental Tests of Radio-Frequency Heating Saturation in Ultracold Neutral Plasmas
Colorado State University（科罗拉多州立大学）
通过测量不同幅度和持续时间的射频脉冲对电子加热的影响，实验测试了超冷中性等离子体中射频加热的饱和现象，发现当振荡速度接近热速度时未观察到饱和，并比较了线性响应理论和二元碰撞理论。
2026-06-01 physics.plasm-ph
Electron heating mode transitions in radio-frequency driven micro atmospheric pressure plasma jets in He/O$_{2}$: A fluid dynamics approach
一个二维流体模型被用来调查的电子加热动力学和生产的中性物种的电容耦合射频微大气压氦等离子体射流-特别是COST射流-与少量的氧混合物。电子加热模式转变被发现诱导通过改变驱动电压的幅度和O $_2$浓度的数值和实验。氦亚稳密度和带电粒子密度与电子加热动力学密切相关。通过对负离子产生和破坏机理的分析，发现负离子的产生强烈依赖于O $_2$的浓度。随着O $_2$浓度的增加，电负性增加，导致体漂移电场增强。由于相关的化学反应速率和气流的影响，不同中性物质密度沿射流内气流方向的分布以及在流出物中的分布有很大不同。模拟结果表明，流体模型是定性研究微气压等离子体射流的有效工具。
2021-02-24 physics.plasm-ph
A Nonlinear Two-Sheath Circuit Model for Low-Pressure Symmetric and Asymmetric Capacitively Coupled Radio-Frequency Plasmas
Ruhr University Bochum（鲁尔大学波鸿分校）
本文提出非线性双鞘层电路模型，统一描述对称与不对称低压电容耦合射频等离子体，揭示不对称性增强谐波与串联共振振荡的机理。
2026-10-02 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
Influence of surface materials on the volume production of negative ions in a radio-frequency driven hydrogen plasma
利用激光光剥离技术和朗缪尔探针测量了脉冲低压E模电感耦合射频（rf）驱动氢等离子体中负原子氢离子（H $^{-}$）的密度。本研究的重点是不同的金属表面材料的H $^{-}$离子的体积生产的影响。H $^{-}$密度在置于等离子体装置的下接地电极上的钨、不锈钢、铜、铝或钼的薄盘上方测量，作为气压和施加的射频功率的函数。对于铜、铝和钼，发现H $^{-}$密度对压力和射频功率非常不敏感，其值在3.6 × 10 $^{14}$至5.8 × 10 $^{14}$ m $^{-3}$之间。对于不锈钢和钨，H $^{-}$依赖性被发现是复杂的，除了在25 Pa的压力下使用射频功率从2.9 × 10 $^{14}$到1.1 × 10 $^{15}$ m $^{-3}$的类似线性增加的情况之外。双光子吸收激光诱导荧光被用来测量原子氢密度和相位分辨光学发射光谱被用来调查是否等离子体动力学的表面依赖。两组研究材料之间观察到的差异的解释给出了在表面反应机制的振动激发氢分子的创建。
2020-07-02 physics.plasm-ph
Plasma Phenomenology in Astrophysical Systems: Radio-Sources and Jets
本文综述了具有射电辐射的天体物理源中的等离子体现象，即脉冲星、微类星体、类星体和射电星系的射电喷流。首先描述了它们的基本特征，然后详细讨论了它们的形态和导致不同射电辐射的机制之间的联系，特别是研究了致密天体（中子星、黑洞）周围等离子体结构所起的作用。为了完整起见，我们简要地提及观测技术和探测器，其结构使它们与其他天体物理仪器区分开来。本文讨论了角动量在等离子体吸积盘中输运的基本思想（以及盘-源-喷流耦合问题），着重指出了它们的成功和不足。另一种情况下推断，基于天体物理和实验室等离子体配置之间的平行性，在那里可以找到小规模的结构。我们将集中我们的注意力在无线电喷流的形态，对它们的耦合与吸积盘和可能的触发现象，被视为等离子体不稳定性的配置文件。
2014-01-09 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The EMPI Code for Plasma-Induced Effects on Radio Waves I: Non-Magnetized Media and Applications to Fast Radio Bursts
本文提出三维数值框架 EMPI，通过第一性原理模拟射电信号与冷等离子体的相互作用，可处理解析、统计及离散团块等多种等离子体分布，并验证了色散、透镜、闪烁和散射等效应，为研究快速射电暴等宇宙学射电源的传播效应提供了高效工具。
2025-06-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Single-Shot Electron Radiography Using a Laser-Plasma Accelerator
静态目标的接触和投影电子照相术被证明使用激光等离子体加速器驱动的千焦，皮秒级激光作为相对论电子源，平均能量为20 MeV。面密度高达7.7 g/cm^2的物体在从塑料到钨的各种材料中进行探测，并产生分辨率高达90微米的射线照片。观察到了激光烧蚀射线照相物体所产生的电场的影响，并通过将成像放大率变化与电场强度相关的解析表达式很好地描述了该影响。
2023-01-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Coherent Emission Mechanisms in Astrophysical Plasmas
本文综述了射电天文源相干辐射的三个已知例子：等离子体辐射、电子回旋脉泽辐射和脉冲星射电辐射。
2017-07-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electromagnetic Wave Propagation In The Plasma Layer of A Reentry Vehicle
当需要分析无线电通信中断时，模拟再入飞行器等离子体层以及无线电波与该层的相互作用的能力对于航空航天飞行器的设计是至关重要的。本文给出了再入飞行器气动加热、等离子体产生和电磁波传播的实验结果。成功地模拟了磁窗无线电通信中断缓解方法。
2014-07-16 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Generation of Radio Frequency Radiation by Femtosecond Filaments
最近的实验表明，飞秒激光等离子体产生超宽带射频辐射（RF）。我们表明，等离子体动力学的组合是负责的RF：等离子体尾场的发展背后的激光脉冲，这种唤醒激发（和copropagates）的表面波等离子体柱。表面波继续从等离子体的端部分离并作为RF脉冲向前传播。我们已经开发了一个四阶段的模型，这些等离子体尾迹表面波，发现它准确地预测RF从广泛的实验，包括800 nm和3.9 $μ$ m激光系统。
2021-12-17 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Plasma Stratification in Radio-Frequency Discharges of Noble Gases
我们对氩气中电容耦合等离子体中的驻波条纹进行了实验研究和计算机模拟。在一定范围的放电电流（等离子体密度）下，在3.6，8.4和19.0 MHz的频率下，在0.05-10 Torr的压力范围内，管半径R=1.1 cm，观察到直立条纹。数值模拟显示，在类似的放电条件下，在CCP和直流放电中的移动条纹的常设条纹的类似性质。计算机模拟与实验观察的比较有助于澄清这些条纹的性质。电离率对电子密度的非线性依赖关系被证明是分层现象的主要潜在机制。
2020-02-29 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Plasma Mechanism of Radio Emission Generation at the Bow Shock of the Exoplanet HD 189733b
本研究探讨热木星HD 189733b弓形激波区域通过激波漂移加速和等离子体发射机制产生射电辐射的可能性，并评估其可探测性。
2025-04-22 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.plasm-ph
Efficient Plasma Heating by Radiofrequency
通过求解离子在波场和恒定磁场中的运动方程，提出了一种利用强微波场加热等离子体的有效机制。该机制并不明确依赖于随机运动，并能够增加离子速度的几个数量级。已知的阈值随机运动的发病也得到了。
2005-11-13 nlin.CD physics.class-ph physics.plasm-ph
Pair Discharges and Radio Emission from Pulsar Magnetospheres
University of Helsinki（赫尔辛基大学）
针对脉冲星磁层放电与射电辐射的建模难题，提出解析并发模型与PIC模拟，验证了极限环行为等预测，为关联微观间隙动力学与宏观观测提供了理论框架。
2026-08-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Radio Emission by Soliton Formation in Relativistically Hot Streaming Pulsar Pair Plasmas
一些可能的脉冲星射电发射机制是基于相对论热电子-正电子对等离子体中的流不稳定性。在饱和时，不稳定波原则上可以形成稳定的孤立波，可以发出观测到的强烈无线电信号。我们寻找了合适的等离子体参数，这将导致孤子的形成，研究它们的性质和动力学，以及由此产生的振荡的电子和正电子可能导致无线电波发射。我们利用一个一维版本的相对论粒子在细胞代码ACRONYM初始化一个适当的参数化一维Maxwell-Jüttner速度空间粒子分布，研究脉冲星对等离子体中产生的流不稳定性的演变。我们发现，当等离子体的归一化逆温度为$ρ\geq 1.66$或相对漂移速度为洛伦兹因子$γ> 40$时，可以形成强的静电超光速L模孤子。孤子的参数满足波发射条件。在适当的脉冲星参数下，超光速孤子的能量密度可以达到$1.1 \times 10^5$ erg $\cdot$ cm $^{-3}$，而亚光速孤子的能量密度只能达到$1.2 \times 10^4$ erg $\cdot$ cm $^{-3}$ .估计的能量密度高达$7 \times 10^{12}$ erg $\cdot$ cm $^{-3}$，足以解释脉冲星的纳米爆炸。
2021-07-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Fine structure of type III solar radio bursts from Langmuir wave motion in turbulent plasma
太阳经常加速通过日冕和行星际空间的近相对论电子束。这些射束与它们的等离子体环境相互作用，产生III型射电暴，这是从地球上看到的最明亮的天体物理射电源。III型精细频率结构的形成和运动是一个谜，但通常认为与日冕和太阳风中的等离子体湍流有关。结合动力学模拟和高分辨率无线电III型观测的低频阵列的理论框架，我们定量地表明，精细结构是由移动强烈的朗缪尔波在湍流介质中的团块。我们的研究结果表明，III型精细结构可用于远程分析压缩密度波动的强度和频谱，并可以推断天体物理等离子体中的环境温度，这两者都显着扩大了当前太阳射电辐射的诊断潜力。
2021-03-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Heating mechanisms in radio frequency driven ultracold plasmas
分析了外加电磁场影响等离子体温度的几种机制，并将其专门用于均匀射频场驱动的超冷等离子体系统。通过碰撞吸收加热的审查和应用到UCP。此外，它示出的RF场修改的三体复合过程中，通过电离电子从中间的高躺里德堡态和上移的连续阈值，导致在抑制三体复合。通过与有限的等离子体尺寸的无碰撞吸收加热的详细计算，揭示了一个温度阈值低于无碰撞吸收是无效的。
2012-06-01 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.plasm-ph
PIC Simulation of Double Plasma Resonance and Zebra Pattern of Solar Radio Bursts
最新研究表明，在等离子体振荡频率与电子回旋频率之比（$ω_{pe}/Ω_{ce}$）较大的等离子体中，具有DGH分布的高能电子通过电子回旋脉塞不稳定性（ECMI）可以产生等离子体发射。本文在ECMI等离子体发射机制的基础上，采用不同的$ω_{pe}/Ω_{ce}$，利用PIC模拟方法研究了等离子体双共振（DPR）效应以及相应的谐波（H）和基波（F）带等离子体发射。这使我们能够直接模拟斑马纹（ZP）的太阳射电爆发中观察到的第一个特征。我们发现：（1）从强度和线性增长率随$ω_{pe}/Ω_{ce}$的变化可以看出，模拟很好地再现了上杂化（UH）和Z模的DPR效应;（2）H发射的强度比F发射的强度强2个数量级，并随$\sim$的增加而周期性地变化，而F发射的强度太弱而不明显，（3）H的总强度的峰谷对比度为$\sim 4$，峰值位于$ω_{pe}/Ω_{ce}$的整数值（= 10和11）附近。我们还评估了高能电子能量对ECMI激发波和等离子体辐射特性的影响。该研究为太阳射电爆发ZPs的物理起源提供了新的见解。
2021-02-18 astro-ph.SR physics.plasm-ph
