Preferential acceleration of positrons by a filamentation instability between an electron-proton beam and a pair plasma beam
用粒子模拟方法模拟了环境中电子-质子等离子体中电子和正电子的无碰撞喷流，发现正电子加速是以电子动能为代价的。喷流内的主要不稳定性是电子、质子和正电子之间的成丝不稳定性。在这项工作中，我们表明，一个平行不稳定性，一个最初未磁化的环境中的电子-质子等离子体之间的休息和一束对等离子体，通过它在非相对论速度移动，确实导致优先正电子加速。丝状体主要由与其电流矢量方向相同的粒子填充。正电子丝被电磁场与束电子丝分开。一些粒子可以穿过场边界进入另一种粒子的细丝。正电子丝可以通过收集周围等离子体的电子来中和它们的净电荷，而质子不能轻易地跟随束电子丝。正电子丝因此可以被压缩到比束电子丝更高的密度和温度。在不稳定性的指数增长阶段结束后发生的细丝合并导致束电子细丝的膨胀，这放大了它们产生的磁场并在该细丝中感应出电场。射束电子将其动能的相当大部分损失到电场。束流电子丝中的某些正电子被感应电场加速到几乎是其初始速度的两倍。模拟结果表明，在正电子丝中感应出较弱的电场，粒子在该丝中的速度几乎不变。
2020-11-01 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
Collisionless filamentation, filament merger and heating of low-density relativistic electron beam propagating through a background plasma
由于韦伯不稳定性，冷电子束在背景等离子体中的传输过程会发生畸变。如果初始束半径比电子趋肤深度大，并且束密度比背景等离子体密度小得多，则多个细丝多次合并。由于这一非绝热过程，初始冷束的束垂直能量增长，直到所有细丝聚结成一个束半径远小于初始半径且小于电子趋肤深度的箍缩束。它是通过粒子在细胞中的模拟表明，一个显着的分数的光束是不捏的磁力的捏束，并填补了大部分的等离子体区域。所得的电子束能量在垂直方向上的分布接近于体电子的麦克斯韦分布。然而，有显着偏离麦克斯韦低和高的垂直能量（深陷和未陷电子）。建立了描述束流束流密度分布和束流周围大的低密度晕的解析模型，并在此基础上计算了束流纵向动能向横向动能、自磁场和等离子体电子的能量转移。理论分析结果与粒子模拟结果吻合较好。
2011-09-01 physics.plasm-ph
Experimental Demonstration of Beam-Driven Wakefield Acceleration in Laser-Plasma Filament
INFN-LNF（意大利国家核物理实验室）；Università di Roma Tor Vergata（罗马托尔维加塔大学）；Racah Institute of Physics, Hebrew University（希伯来大学拉卡物理学研究所）
本研究通过实验演示了利用激光等离子体丝实现束驱动激荡加速，展示了超过250 MV/m的加速场，并验证了该方法在高重复率和可控等离子体参数方面的优势。
2026-02-26 physics.plasm-ph
Characterizing filamentary magnetic structures in counter-streaming plasmas by Fourier analysis of proton images
质子成像是探测等离子体中电磁场的有力工具，可提供场拓扑的路径集成图。然而，在场结构高度不均匀的情况下，从质子图像推断基础场的空间特性可能是困难的。这个问题的例子是最近的实验，使用质子成像探测的无碰撞逆流等离子体中的韦伯不稳定性所产生的附加磁场结构。在本文中，我们进行分析和数值分析的质子图像的系统包含许多磁丝。我们发现，在一般情况下，质子图像上观察到的功能并不直接对应于磁丝之间的间距（磁波长），如先前所假设的，而是对应于细丝的大小。我们证明了这一结果的合成质子图像的傅立叶分析许多随机配置的磁丝。我们的结果有助于指导解释实验质子图像的等离子体中的磁性结构。
2019-10-09 physics.plasm-ph
Self-organization phenomena in cold atmospheric pressure plasma slit jet
射频等离子体狭缝射流，产生150 mm宽的射流体外的等离子体流，表现出令人兴奋的自组织现象，类似于自组织模式的介质阻挡放电（DBD）灯丝。类似地，如在DBD中，细丝被不允许两个细丝彼此靠近的抑制区包围。利用快速照相机成像，我们观察了所有研究气体供给（Ar，Ar/N $_2$，和Ar/O $_2$）中的放电特性。尽管如此，等离子体中细丝的视觉外观以及它们与电介质表面的相互作用仍显着依赖于气体进料。由于纯Ar中的击穿电压与所施加的击穿电压相比相对较低，因此经常形成新的细丝。这些新产生的细丝破坏了细丝间的特征距离，迫使系统重新排列。Ar中频繁的点燃和衰变过程导致短的灯丝寿命（0.020-0.035 s）和它们的高抖动速度（0.9-1.7 m/s），如用基于Gwendion库的图像处理定制代码所确定的。Ar/O $_2$和Ar/N $_2$混合物中的细丝数量较低。这是由于能量的损失，在激发的旋转和振动的水平和氧电负性。由于低电流侧放电过渡到完整等离子体细丝的可能性在气体混合物中受到限制，自组织模式很少被破坏，导致较少的运动和较长的寿命。与Ar或Ar/O $_2$不同，Ar/N $_2$中的收缩细丝被弥漫的等离子体羽流包围，可能与长寿命氮物种的存在有关。我们证明了在聚丙烯处理的自组织现象影响的处理均匀性。
2022-09-12 physics.plasm-ph
Fluid simulations of plasma filaments in stellarator geometries with BSTING
在这里，我们提出了第一个结果模拟等离子体细丝在非轴对称的几何形状，使用流体湍流扩展的\boutxx ~框架。这是可能的实施的通量坐标独立计划的平行衍生物，扩展的度量张量组件，使他们能够在三维空间中变化，并发展网格生成。已经进行了测试，以确认扩展到三维度量张量不损害相关的数值运算的准确性和稳定性。最近的变化，FCI网格生成器在\boutxx，包括曲线网格系统，允许潜在的更有效的计算，也提出了。在非轴对称几何形状的种子等离子体细丝的初步模拟报告。我们的特点细丝传播在封闭的场线区域的低场周期，旋转椭圆平衡惯性限制通过检查与细丝传播的速度缩放和电流。最后，它示出，在一个非轴对称的旋转椭圆平衡的细丝传播在一个环形不均匀的方式，它是确定的，长连接长度的刮削层使平行梯度建立，这对解释实验数据的后果。
2018-08-27 physics.plasm-ph
Amplitude and size scaling for interchange motions of plasma filaments
本文用双场简化流体模型研究了团状等离子体细丝的交换动力学和速度标度。对于浮力作用下的不可压缩流，最大速度正比于相对振幅的平方根和交叉场大小的平方根。对于非均匀磁场中的可压缩流，这种平方根缩放仅适用于幅度与交叉场大小的比率高于某个阈值。对于小振幅和大尺寸，最大速度与细丝振幅成比例。加速度与振幅成正比，在所有区域中与交叉场大小无关。这是证明了通过数值模拟和解释的能量积分所满足的模型。
2016-11-15 physics.plasm-ph
Structural States of Filamentary Microgravity Dusty Plasma
本研究利用国际空间站PK-4装置数据，结合对关联函数分析与DRIAD代码模拟，发现微重力丝状尘埃等离子体随压强变化可呈现类向列、近晶液晶的结构态转变。
2025-05-20 physics.plasm-ph
Inertial blob-hole symmetry breaking in magnetised plasma filaments
磁化等离子体细丝的传播速度之间的对称性打破大的积极（斑点）和消极（孔）的振幅，所暗示的尺寸分析缩放，研究与全球（“全N”）非Boussinesq陀螺流体计算，其中包括有限的惯性效应，通过非线性极化。平坦密度背景上的交换斑点具有更高的惯性，并且比空穴传播得更慢。在存在足够大的密度梯度的情况下，效果是相反的：斑点沿着梯度加速，而空穴沿着梯度传播的速度减慢。漂移波斑点传播他们的初始涡迅速发展成一个充分发展的湍流状态，而初级孔可以保持相干许多涡流周转时间。结果承担等离子体边缘带状流演化和托卡马克刮脱层输运的影响。
2015-02-19 physics.plasm-ph
Photoelectron Emission from Metal Surfaces Induced by VUV-emission of Filament Driven Hydrogen Arc Discharge Plasma
利用强流驱动的多尖点弧放电体积产生H^-离子源（LIISA）进行了光电子发射测量。已经发现，用Al、Cu、Mo、Ta和不锈钢（SAE 304）获得的光电子电流在相同的数量级上。光电子电流与放电功率呈线性关系。实验表明，由于量子效率的能量依赖性，光电子发射仅在氢光谱的短波长范围内是显著的。它是估计从测量的数据，从等离子体室壁的最大光电子通量是在1 A每千瓦的放电功率的顺序。
2015-03-27 physics.plasm-ph
Cross-Filament Stochastic Acceleration of Electrons in Kilojoule Picosecond Laser Interactions with Near Critical Density Plasmas
了解千焦、皮秒激光脉冲与长尺度预等离子体或均匀近临界密度（NCD）等离子体的相互作用对于指导国家短脉冲激光装置上的实验至关重要。使用完整的三维粒子在细胞模拟，我们表明，在这个制度，交叉灯丝随机加速是一个重要的机制，有助于生产superponderomotive，高通量电子束。由于激光功率大大超过相对论自聚焦的阈值，因此产生多个细丝，并且可以独立地在长距离上传播。在加速过程中，电子跳过灯丝，它们的运动变得随机。我们发现电子的有效温度随着总的相互作用时间的增加而增加，遵循类似$T_{\rm eff}\proptoτ_{i}^{0.65}$的标度。通过辐照亚毫米厚的NCD靶，能量高于2.5 MeV的电子的空间电荷达到数十个$μ$ C。这种具有超质动能的高通量电子极大地促进了高能量密度科学、核科学、二次源和诊断技术中的应用。
2022-10-11 physics.plasm-ph
Floating potential of emitting surfaces in plasmas with respect to the space potential
浮动发射表面与周围等离子体之间的电势差可以用几种鞘层模型来描述，包括空间电荷限制鞘层、高发射电流电子鞘层和电荷交换离子俘获产生的反鞘层。我们的测量结果表明，这些模型中的每一个都有自己的有效性制度。我们确定相对于等离子体电位的发射灯丝的电位，强调发射电流密度和中性粒子密度的变化。在扩散等离子体中的细丝的电位首先被示出为消失，与电子鞘模型和增加的电子发射一致。在一个更密集的等离子体与充足的中性压力，浮丝电位是积极的，所预测的衍生离子捕获条件。最后，灯丝在第三个等离子体中负浮置，其中流动的离子和电子以及不可忽略的电场可能破坏了离子捕获。根据所选择的方案，发射表面可以相对于等离子体电势正或负浮动。
2018-03-06 physics.plasm-ph
Counter-Streaming Beams in Collisionless Pair Plasma Instability Systems III: Collisionless Heating, Acceleration, and Radiation
本文研究无碰撞对等离子体中韦伯不稳定性形成的大电流丝合并的能量转换与动力学效应，并探讨相关辐射过程与抖动及同步辐射的联系。
2025-10-24 physics.plasm-ph
Time-resolved refractive index and absorption mapping of light-plasma filaments in water
利用定量阴影法，对100 fs激光脉冲在水中产生的光等离子体细丝引起的折射率变化和瞬态吸收进行了时空表征。在非线性焦点附近的等离子体通道的形成和演变进行了观察与23 fs的时间分辨率。
2007-07-30 physics.optics physics.plasm-ph
Interchange transport in electron-positron plasmas with ion impurities
准中性非均匀磁化正负电子等离子体中密度丝的交换驱动和交叉场输运被证明是强烈减少少数离子的存在。两种机制被确定为减少径向传播和等离子体运输：有效质量相关的惯性，和碰撞依赖玻尔兹曼自旋的细丝。数值结果得到了一个三维全F的多组分陀螺流体模型。
2018-07-24 physics.plasm-ph
Effect of light polarization on plasma distribution and filament formation
我们表明，对于200 fs的光脉冲在790 nm，细丝的形成强烈影响的激光偏振。对于在空气中聚焦之前在真空中传播的纯圆偏振光，不存在成丝，而对于线偏振光，在空气或真空中聚焦光没有区别。
2012-06-29 physics.optics physics.plasm-ph
Influence of non-linearity of medium on the laser induced filamentation instability in magnetized plasma
本文研究了介质非线性对强激光脉冲与磁化等离子体相互作用过程中磁化不稳定性增长率的影响。介质的非线性（克尔非线性）是决定不稳定性增长速率的重要因素。通过外加磁场和激光强度的变化，可以调节薄膜的取向生长速率对克尔非线性系数的敏感性。
2018-02-18 physics.optics physics.plasm-ph
Kinetic Simulations of the Filamentation Instability in Pair Plasmas
本研究通过全动力学PIC模拟揭示非磁化成对等离子体中丝状不稳定性形成密度丝及波导式传播的机制，并估算并合时间尺度及其对FRB观测的影响。
2023-04-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Robustness of the filamentation instability for asymmetric plasma shells collision in arbitrarily oriented magnetic field
当两个逆流等离子体壳层重叠时触发的双折射不稳定性似乎是产生无碰撞激波的主要机制。长期以来人们已经知道，流动对准的磁场可以完全抑制这种不稳定性。在最近的一篇论文[PHYSICS OF PLASMAS 18，080706（2011）]中，在二维中证明了对于两个冷的、对称的、相对论性碰撞的壳的情况，如果场不完全对准，则不会发生这种抵消。在这里，这个结果被扩展到两个不对称壳的情况。因此，取向不稳定性似乎是一种越来越强大的产生冲击的机制。
2013-10-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Self-Channeling of Relativistic Laser Pulses in Large-Scale Underdense Plasmas
采用二维粒子模拟方法研究了强激光脉冲在欠密等离子体中的相对论自聚焦和沟道效应。在PIC模拟中恢复了稳态真空通道的解析解。结果表明，否则稳定的通道可以加速电子由于表面波的通道的墙壁上。有限电子密度的相对论细丝对横向调制是不稳定的，横向调制导致激光脉冲在非线性阶段分裂成独立的细丝。不同制度的相对论性自聚焦和沟道，包括电子加热，横向不稳定性和分裂的细丝进行了讨论，其特征在于使用等离子体密度和激光功率。
2010-05-13 physics.plasm-ph
Filamentation instability in a quantum magnetized plasma
利用冷量子磁流体力学模型研究了非相对论电子束通过量子磁化等离子体时产生的偏转不稳定性。证明了当且仅当存在有限磁场时，量子效应可以完全抑制不稳定性。一个无量纲的参数被确定的措施的强度的量子效应。强量子效应允许比经典状态小得多的磁场来抑制不稳定性。
2008-01-25 physics.plasm-ph physics.space-ph
Interactions Between Two Magnetized Plasma Pressure Filaments: Drift-Alfvén Modes and Transport
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；General Atomics（通用原子能公司）
实验研究磁化等离子体压力丝状结构间距对漂移-阿尔文模耦合与输运的影响，发现间距小于无碰撞趋肤深度时发生强耦合与电荷能量转移。
2026-09-22 physics.plasm-ph physics.space-ph
Observation of electromagnetic filamentary structures produced by the Weibel instability in laser-driven plasmas
本文介绍了用中等强度的$\sim 2 \times 10^{14}$ W/cm $^2$，$\sim1$ ns激光产生的膨胀高能量密度（HED）等离子体中电子尺度结构的实验观察。观察到的结构具有与电子驱动的韦伯不稳定性一致的波长（$\sim 150-220 μm$）和生长速率（$\sim 0.4-1.0$ ns $^{-1}$），其中电子分布的各向异性小，即$A\sim 0.002$。这种不稳定性被认为是一个更好的匹配所观察到的现象比其他典型的场产生机制中发现的HED等离子体，包括逆流离子韦伯和磁热不稳定性。这些观察实验表明，第一次，电子韦伯不稳定性必须被认为是与其他磁场的产生和放大机制，在扩大烧蚀等离子体，这是无处不在的HED研究。它们还提供了物理学的洞察力，在大规模天体物理等离子体中产生磁场。此外，磁功率谱的检查表明，在低于电子拉莫尔半径的尺度上，可能与分析陀螺动力学预测$|B_k|^2\propto k^{-16/3}$匹配。
2022-09-06 physics.plasm-ph
Characterization of a laser filament-induced plasma in air at 10 kHz using optical emission spectroscopy
本研究利用光学发射光谱表征10 kHz高重复频率飞秒激光成丝诱导的空气等离子体，测量其温度、电子密度和物种衰减动力学，并提出一种更全面的诊断方法。
2025-08-05 physics.optics physics.plasm-ph
Stochastic modelling of blob-like plasma filaments in the scrape-off layer: Theoretical foundation
本文提出一种随机模型，通过不相关脉冲的叠加及其随机分布参数，解释磁约束等离子体边界区域的高密度、平坦轮廓和间歇性涨落现象，并揭示其与团状结构的统计关联。
2023-03-31 physics.plasm-ph
Disruption of current filaments and isotropization of magnetic field in counter-streaming plasmas
我们研究了在弱磁化逆流等离子体中由韦伯（或称电流诱导）不稳定性产生的电流丝的稳定性。结果表明，共振之间存在的载流离子和纵向漂移扭结模式，强烈变形，并最终打破电流丝。共振模式的波长，增长率和饱和度的分析估计推导和验证的三维粒子在细胞模拟。此外，自洽模拟逆流等离子体表明，这种漂移扭结模式是占主导地位的流动的减速和各向同性的磁场，在形成无碰撞冲击中发挥重要作用。
2018-05-24 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Material processing by laser-plasma-filament-guided high voltage discharges
Institute of Photonic Technologies, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（菲涅克·亚历山大·埃尔朗根-纽伦堡大学光子技术研究所）；SAOT – Erlangen Graduate School in Advanced Optical Technologies, Friedrich-Alexander- Universität Erlangen-Nürnberg（菲涅克·亚历山大·埃尔朗根-纽伦堡大学高级光学技术埃尔朗根研究生院）
本文研究激光等离子体丝引导最高145kV高压放电的材料加工方法，验证其可远程操控放电路径，且能显著提升钢材的单脉冲烧蚀体积。
2025-11-19 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
Electron polarization in ultrarelativistic plasma current filamentation instabilities
研究了超相对论电子束撞击过密等离子体的等离子体电流分布，着重研究了辐射诱导电子极化。粒子模拟提供了三种不同制度的电流丝，即，正常的灯丝，异常灯丝，和淬火制度的分类和深入的分析。我们发现，电子辐射极化出现在沿方位角方向的动量空间，这显着不同的制度的不稳定性。我们提出了一个直观的哈密顿模型来追踪电子极化动力学的起源。特别是，我们辨别的作用，非线性横向运动的等离子体细丝，这会导致辐射自旋翻转的不对称性，产生积累的电子极化。我们的研究结果打破了传统的看法，即准对称场是低效的产生辐射自旋极化光束，这表明电子极化的实验室和天体物理等离子体不稳定性的新信息的来源的潜力。
2022-12-06 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.acc-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
Stochastic modelling of blob-like plasma filaments in the scrape-off layer: Continuous velocity distributions
本文分析了一个具有随机振幅、尺寸和速度分布的非相关脉冲叠加的随机模型，揭示了脉冲的广泛分布与相关性对刮削层径向分布和涨落特性的影响，并强调了大幅涨落在等离子体-壁相互作用中的重要作用。
2024-01-10 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
3D Simulations of Plasma Filaments in the Scrape Off Layer: A Comparison with Models of Reduced Dimensionality
本文介绍了模拟孤立的3D细丝在平板几何形状获得使用3D简化流体代码。首先，进行系统扫描以研究细丝的动态如何受到其振幅、垂直尺寸和平行程度的影响。垂直大小的灯丝被发现有很强的影响，其运动，因为它确定了平行电流的相对重要性，极化和粘性电流，而漂移波不稳定性观察到，如果初始振幅的斑点是足够的增加。接下来，3D模拟进行了比较，2D模拟使用不同的平行封闭，即鞘耗散封闭，忽略平行梯度，涡度平流封闭，忽略平行电流的影响。涡度平流封闭被发现不能复制的3D垂直动力学和高估的初始径向加速度的所有长丝研究。相比之下，与鞘管耗散闭合相比，获得了更令人满意的结果，即使在存在显著平行梯度的情况下，闭合也不再有效。具体而言，它捕捉到了在3D模拟中观察到的具有不同垂直尺寸的细丝的对比动力学，涡度平流闭合未能复制。然而，这两个封闭成功地复制了玻尔兹曼旋转效应和相关的极向漂移的斑点，在3D模拟中观察到的。虽然鞘耗散关闭的结论是更成功地复制的3D动态，它强调的涡关闭可能仍然是相关的情况下，平行电流被禁止关闭通过鞘由于影响，如增加电阻率附近的目标。
2014-10-08 physics.plasm-ph
Response of the low pressure hot-filament discharge plasma to a positively biased auxiliary disk electrode
在稳态下，等离子体的损失率室壁平衡的电离率在热灯丝放电。这种损失率和电离率的平衡保持了体等离子体的准中性。本文研究了低压氦等离子体中存在辅助偏置金属盘时体块等离子体的性质。一个单一的朗缪尔探针和发射探针被用来表征等离子体的各种偏见（正和负）的金属盘，这是沿着放电轴内的等离子体放置。据观察，只有一个积极的偏置磁盘增加等离子体电位，电子温度和等离子体密度。此外，等离子体参数保持不变时，磁盘是负偏置。对两种不同尺寸的正金属圆盘的实验结果与已有的理论模型进行了比较，发现在给定的放电条件下，等离子体密度随圆盘偏压的变化呈现相反的规律。讨论了初级高能电子布居数在确定等离子体参数中的作用。这些实验结果定性解释的基础上产生的静电约束由于电子的损失偏置的金属盘电极。
2021-06-09 physics.app-ph physics.plasm-ph
Particle acceleration and radiation friction effects in the filamentation instability of pair plasmas
用粒子模拟方法研究了一维和二维两对逆流等离子体产生的双折射不稳定性的演化。考虑了辐射摩擦对粒子的影响。在磁场和电流密度均呈指数增长后，非线性准稳定相建立，其特征在于相反电流的细丝。在非线性阶段，粒子能谱的强烈加宽伴随着在其初始能量的两倍处形成峰而发生。提出了一个简单的峰形成理论。辐射损失的存在不会改变不稳定性的动力学，但会影响粒子光谱的结构。
2015-09-15 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Plasma planar filament instability and Alfven waves
利用经典曲线微分几何方法研究了非均匀等离子体细丝的不稳定性，其中曲线的运动完全由Frenet挠率和曲率描述。在我们的例子中，考虑到等离子体的不均匀性，Frenet坐标系随时间变化，也取决于其他坐标。将常用于描述宇宙学微扰的指数微扰方法应用于磁流体力学（MHD）等离子体方程，以寻找描述Alfven波的纵模和描述等离子体波在介质中的传播模式。在复频率$ω$或$Im(ω)\ne{0}$的频谱的虚轴中研究稳定性。
2007-03-05 astro-ph math-ph math.DG
Filamentation of the electromagnetic precursor in relativistic quasi-perpendicular electron-positron shocks
该研究提出电磁前驱体丝化不稳定性产生相对论剪切流和反向磁场分量，可触发磁重联，从而在正负电子对冲击波上游加速粒子。
2025-07-30 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electric field filamentation and higher harmonic generation in a very high frequency capacitive discharges
利用自洽粒子模拟程序研究了放电电压对对称、无碰撞、甚高频、电容耦合等离子体中电场瞬态的形成和性质的影响。在60 MHz的驱动频率和5 mTorr的氩气压力下，对于固定的放电间隙，放电电压从10 V变化到150 V。据观察，在放电电压的增加会导致在电场瞬变和创建多个高次谐波中的散装等离子体的delicentation。相应地，还观察到放电电流中的高次谐波，高达7次谐波。高次谐波中的功率随着放电电压的升高而增加。等离子体密度随放电电压的增加呈非线性增加，而体电子温度则呈下降趋势。同时，电子能量分布函数（EEDF）的演变从麦克斯韦在较低的放电电压的双麦克斯韦在较高的放电电压。
2019-04-03 physics.plasm-ph
Interaction of radio frequency waves with cylindrical density filaments -- scattering and radiation pressure
射频（RF）波在托卡马克装置中的传播会受到边缘等离子体中存在的边界结构的影响。波被反射、折射和衍射，导致加热和/或电流产生的效率降低。用全波解析理论研究了单根圆柱形灯丝对射频波（低杂波、螺旋波和离子回旋波）的散射。分析揭示了各种常见的散射功能之间的三种不同的RF波，可以推断通过检查冷等离子体色散关系。物理直觉在理解实验观察和复杂数值模拟的结果方面很有用。虽然灯丝可以影响RF波的传播，但是由波施加的辐射力可以影响灯丝。灯丝上的力是用麦克斯韦应力张量确定的。1905年，坡印廷第一个评估和测量了两种不同电介质分离界面上的辐射力。对于在真空中传播并入射到玻璃表面上的普通光，坡印廷指出，表面被“拉”向真空。在磁化冷等离子体中，存在两种独立的波模。即使这些模式中只有一个被RF天线激发，灯丝也会将功率耦合到另一个模式，这是边界条件的结果。散射的这个方面对辐射力的影响超出了坡印廷的开创性贡献。力的方向取决于入射波的偏振和灯丝内部和附近的波的模式结构。它可以将灯丝拉向RF源或将其推开。对于所有三种波，力足够大，可以影响细丝的运动，并且可以通过实验测量。可以使用RF波来修改边缘湍流。
2021-08-03 physics.plasm-ph
Frequency-angular distribution for terahertz emission of single-color laser filament plasma under electrostatic field
首次实验研究了单色激光细丝等离子体在有无静电场作用下产生的0.1 - 3 THz范围内的THz辐射的频率-角分布。这种太赫兹辐射的各种光谱分量的角分布被证明是不同的显着。这些组件的最大传播角的增长下的电场，角分布的低频太赫兹辐射显着依赖于激光脉冲能量的情况下相比，没有电场。激光脉冲能量的增加导致低频THz发射的传播角减小，并且导致传播轴上的角分布中的局部最小值消失。
2021-03-25 physics.optics physics.plasm-ph
Pair filamentation and laser scattering in beam-driven QED cascades
本研究在束流驱动QED级联中观测到电子-正电子对等离子体的纵向丝化，指出其由激光有质动力而非双流或Weibel不稳定性引起，并表明该丝化会导致激光能量向大角度强烈散射，是集体QED等离子体动力学的标志。
2024-02-12 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experimental validation of a filament transport model in turbulent magnetized plasmas
在各种各样的自然和实验室磁化等离子体中，细丝的出现是交换不稳定性的结果。这些对流结构基本上增强了垂直于磁场方向上的传输。根据细丝模型，它们的传播可能遵循不同的制度，这取决于电荷守恒的平行闭合。这在磁聚变等离子体中是至关重要的，因为在刮除层中的高碰撞性可能触发导致强烈增强的垂直粒子通量的状态转变。这项工作报告首次对这一过程进行了实验验证，将增强的运输与模型预测的制度转变联系起来。基于这些结果，一个新的缩放全球垂直粒子输运在反应堆相关的托卡马克，如ASDEX升级和JET的发现，导致下一代聚变装置的重要意义。
2015-05-28 astro-ph.EP physics.plasm-ph
Emittance-preserving acceleration of high-quality positron beams using warm plasma filaments
本研究通过三维粒子网格模拟，证明利用温等离子体使横向尾场线性化，可将几十纳米发射度正电子束的发射度保持到百分之一，而微米发射度束则增长百分之十，从而提升束质量。
2023-11-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
The effect of time-varying flow-shear on the nonlinear stability of the boundary of magnetized toroidal plasmas
本文提出了一个唯象的、非常一般的广义复Ginzburg-Landau方程模型，用以研究环形磁化高温等离子体边界准周期流体不稳定性（称为边缘局域模）的动力学行为。该模型再现了在KSTAR托卡马克高约束态等离子体中观察到的边界不稳定性的关键动力学特征，包括准稳态，其特征在于场对准的非模态本征模，不同本征模之间的过渡，以及在弛豫之前快速过渡到非模态非模态结构。据发现，列入随时间变化的垂直剪切流是至关重要的再现所观察到的动力学特征。
2017-09-23 physics.plasm-ph
Magnetic filamentary structures in the $α^{2}$ dynamo spectrum in plasmas
Kinney等人[PPL \textbf{1}，（1994）]研究了等离子体的阴极结构动力学。最近，Wilkin等人[Phys Rev Lett \textbf{99}：134501，（2007）]已经表明，小尺度发电机中的磁结构的动能谱主要是惯性的。Kirilov等人[PRE（2009）]已经表明，使用平均场各向同性螺旋湍流$α^{2}$ -发电机的边界值可以确定发电机不稳定性的形态。本文利用扩散介质中的任意Frenet标架，证明了三维欧氏空间${\textbf{E}^{3}}$中运动混沌发电机的存在性.在2D中，要么没有发现发电机作用谱，与Cowling反发电机定理一致，要么发现慢发电机[PPL \textbf{15}，（2008）]。曲率和扩散效应被编码在$α^{2}$ -发电机算子的矩阵表示中。代替结构表面的主标量曲率$κ_{1}$和$κ_{2}$，仅需要一个标量曲率$κ$来确定发电机谱。暗条的厚度，随着标量曲率的增加而增加，就像太阳物理学中发生的那样。
2009-06-05 math-ph math.MP physics.plasm-ph
Long-lived filaments in fusion plasmas: review of observations and status of hypothesis of microdust-assembled skeletons
本文综述了聚变等离子体（托卡马克、Z箍缩、等离子体聚焦）中长寿命灯丝的研究进展。本文报道了（i）解析LLF的精细结构，（ii）验证我们的假设（1998），该假设认为LLF具有微固体骨架。最近的概念验证研究表明，在放电的初始阶段（例如，在10 nm - 10 mcm的范围内），在托卡马克T-10中的各种尘埃沉积物和（ii）在100 mcm - 10 cm的范围内的等离子体的可见光图像中存在管状和车轮状结构。放电电流出现之前）、等离子体聚焦和真空火花。上述结构的拓扑相似性（特别是“侧手翻”）和观察到的从较小的小管组装较大的小管的趋势（即自相似性）允许在尘埃沉积物中的微粒骨架和聚变等离子体中的厘米级LLF之间架起一座桥梁。
2001-12-26 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Simulation study of the filamentation of counter-streaming beams of the electrons and positrons in plasmas
采用粒子模拟方法，研究了等离子体中两束空间均匀逆流的带电粒子束驱动的双折射不稳定性。每束电子都由电子和正电子组成。这四个物种的密度相同，温度也相同。一维模拟方向与束流速度矢量正交。磁场自发地增长并重新排列空间中的粒子，使得一束电子和第二束正电子的分布相匹配。模拟表明，作为结果，没有静电场产生的磁场通过其磁压梯度之前，其饱和。这种静电场在灯丝的中心是排斥性的，并限制了最大电荷和电流密度。在这个模拟中，电子和正电子的细丝比没有正电子的细丝达到更高的电荷和电流密度。由磁性捕获的颗粒引起的磁场强度的振荡导致振荡磁压梯度力。后者与粒子密度的统计涨落相互作用，并且可能强制电荷分离，由此静电波在双折射不稳定性饱和后增长。
2009-05-03 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Magnetic field generation by the Weibel instability at temperature gradients in collisionless plasmas
韦伯不稳定性可能是各种物体产生磁场的原因，例如伽马射线暴、活动星系核的喷流和星系团。利用数值模拟，在温度梯度下的韦伯不稳定性的发展进行了研究。研究发现，在梯度方向上首先产生电流片，然后电流片被圆整并转变为电流丝。在这个过程中，在灯丝周围产生回流，阻止灯丝合并。细丝周围的磁场至少持续到t~8000/ω_p，其中ω_p是等离子体频率，它们很可能存活更长的时间。
2006-10-30 astro-ph physics.plasm-ph
Cumulative effect of Weibel-type instabilities in counterstreaming plasmas with non-Maxwellian anisotropies
逆流等离子体结构广泛存在于实验室实验和天体物理系统中，研究逆流等离子体结构可以防止束流等离子体实验中出现的不稳定模，也可以证明天体物理中大尺度磁场的存在。成丝不稳定性出现在逆流等离子体中，并负责等离子体的磁化。假设每个逆流等离子体都具有各向同性的洛伦兹（kappa）分布，来描述丝状不稳定模式。在这种情况下，双折射不稳定性增长率可以达到一个最大值，显着大于具有麦克斯韦分布函数的等离子体。这种行为是相反的，观察到的韦伯不稳定性增长率在一个双κ等离子体，这是总是小于所获得的双麦克斯韦等离子体。该方法被进一步推广为具有双κ温度各向异性的逆流等离子体。在这种情况下，当等离子体在流动方向上更热时，通过韦伯效应增强了压缩不稳定性增长率，并且增长率变得更大。这些效应显著提高了磁场产生的效率，并为快速磁化场景中的韦伯型不稳定性的潜在作用提供了进一步的支持。
2008-02-05 physics.plasm-ph physics.space-ph
On the genesis and nature of Palm Tree Modes in the JET tokamak
在JET托卡马克装置的边缘等离子体中观察到一种长寿命的、高度局域化的结构，称为棕榈树模（PTM）。虽然PTM是有据可查的，但对产生这些结构的机制知之甚少。在PTM的情况下，ELM后体，它的成因通常被解释为遍历的磁场由于边缘局域模式和种子磁岛的出现，演变成PTM后。在这项研究中，我们试图调用一个创建机制的基础上的概念和观察边缘等离子体湍流。等离子体湍流的一个有趣的方面是在刮削层（SOL）中出现相干的长寿命结构。这些具有较高或较低等离子体密度的局部和磁场对准区域称为斑点和空穴。测量表明，这些细丝携带平行电流。因此，我们在这里解释ELM细丝作为大质量的斑点和这些细丝之间的空隙作为孔。我们表明，一个正向建模的封闭电流灯丝上的q=3的表面产生类似的磁波动，测量的JET在容器中的磁拾波线圈，如果PTM存在。由此我们推断，如果在ELM碰撞后在q=3的表面上捕获孔，则生成PTM等效签名。如果ELM灯丝本身在q=4的表面上被捕获，则出现相当于外模的签名。
2021-06-22 physics.plasm-ph
Direct observation of current in type I ELM filaments on Asdex Upgrade
磁约束等离子体经常受到弛豫振荡伴随着大的输运事件。这是特别的情况下，高约束制度的托卡马克，这些事件被称为边缘局域模式（ELMs）。它们导致高约束的暂时击穿，并导致面向等离子体的部件上的高功率负载。ELM产生的现有理论依赖于边缘电流和边缘压力梯度超过临界值的组合效应，这导致中间模式数（$n \cong 10-15$）结构（\emph{filaments}）定位在垂直平面中并沿着场线延伸。它在这里示出的详细的本地化测量的三个组件的磁场扰动进行的一个单独的I型ELM灯丝，这些灯丝携带大量的电流。这些观测结果为了解ELM的动力学提供了必要的信息。
2011-01-14 physics.plasm-ph
Effect of Noise on Spatio-Temporal Evolution of Current Filamentation Instability in Relativistic Beam-Plasma Systems
School of Advanced Sciences, Vellore Institute of Technology（高级科学学院，维罗尔理工大学）
通过解析和粒子模拟研究噪声对相对论束-等离子体系统中电流丝化不稳定性的时空演化，发现纵向场调制是固有特性，且噪声轮廓影响演化。
2026-06-23 physics.plasm-ph
Numerical investigation of isolated filament motion in a realistic tokamak geometry
本文介绍了一个模拟几何结构中的孤立灯丝动力学的数值研究，该模拟几何结构代表了Mega托卡马克球形托卡马克（MAST）的刮除层（SOL），以前在[N.R.Walkden et.al，Plasma Phys.Control. Fusion，55（2013）105005]。本文重点研究了在外侧中平面的灯丝截面的演化，并研究了灯丝截面的质心速度与灯丝宽度和电子温度的标度。通过解耦的涡度方程成偶数和奇数奇偶分量的中心的灯丝在双正常方向平行的密度梯度驱动大的速度在双正常（近似极向）的方向，其比例与电子温度呈线性关系。在这方面，增加电子温度会导致灯丝动力学偏离2D行为。尽管3D效果的强烈影响的径向运动的细丝被示出为相对较好地预测的2D缩放。径向速度被发现与电子温度和横截面宽度成正比，表明惯性限制的性质。与两区模型[J.R. Myra et.al，Phys.Plasmas，13（2006）112502]在使用校正的并联连接长度时由于忽略了在灯丝的偏滤器区域中驱动的抗磁电流而实现了合理的一致性。由于灯丝的运动的粒子的运输的分析表明，背景温度有一个弱的径向粒子通量的整体效果，而灯丝的宽度有很强的效果。
2015-08-17 physics.plasm-ph
Stability analysis of a periodic system of relativistic current filaments
由韦伯型双折射不稳定性产生的电流丝的非线性演化是空间和实验室等离子体物理中的一个主要研究课题。本文研究了逆流对等离子体中稳态周期非线性电流丝链的稳定性。我们利用相对论四流体模型，并应用Floquet理论计算了空间周期系统的二维不稳定本征模。我们研究了三种不同的情况，其特征在于不同程度的非线性和不对称的等离子体流之间：弱非线性对称系统，倾向于纯横向合并模式;强非线性对称系统，占主导地位的相干漂移扭结模式的横向周期等于，或未扰动丝的整数分数;一个适度的非线性非对称系统，受到扭结和聚束型扰动的混合。数值计算的本征模的增长率和配置文件同意在细胞中的粒子模拟结果。此外，我们推导了对称双光束系统中主导的平行合并不稳定性和漂移扭结不稳定性之间的转换的解析判据。
2018-06-18 astro-ph.HE physics.plasm-ph
