Cavitation and charge separation in laser-produced copper and carbon plasma in transverse magnetic field
本文研究了在不同横向磁场作用下，激光烧蚀铜和石墨（碳）靶形成的等离子体羽流的动力学和几何特征。本文着重研究了在磁场中，等离子体羽流的原子质量对膨胀等离子体羽流的抗磁行为和几何形态的影响。同时捕获的两个方向的图像在正交于膨胀轴的时间分辨分析进行了铜和碳等离子体羽的投影三维结构的比较研究。在有磁场存在的情况下，铜和碳等离子体羽流在抗磁腔的形成和结构的形成方面观察到了明显的差异。在铜等离子体羽流中观察到一个椭圆形的空腔结构，随着时间延迟或磁场强度的增加，该结构逐渐形成尖锥形。另一方面，分裂的碳等离子体羽流在存在磁场的情况下表现为Y形结构，在所考虑的时间和磁场下没有观察到空腔状结构。基于修正的能量平衡关系的椭圆柱的几何形状，我们还模拟了羽流的动力学，这是在与观察到的等离子体膨胀在抗磁和非抗磁区域。
2021-06-04 physics.plasm-ph
Numerical study of the effect of mass of the background gas on the lateral interactions of two plasma plumes at high pressure
最近的出版物[Yadav {$Ar$ et. al.}，J. Phys. D：Appl. Phys. { \bf 50}，053421（2017）]。进一步研究了在$He$、$Ne$、$Ar$和$Xe$背景气体中羽流的相互作用特性，考察了质量对相互作用的影响。目前的工作说明了本模型的适用性的动力学，结构，密度变化，冲击波的形成和它们的相互作用的两个传播等离子体羽流在广泛的环境条件下的理论理解。模拟成功地捕捉到了相互作用区域的形成、激波阵面的几何形状和强度以及随后根据环境气体的性质和压力的规则反射和马赫反射。在相同条件下的实验观察报告的支持所观察到的结果。
2020-08-08 physics.plasm-ph
Simulation of plasmaspheric plume impact on dayside magnetic reconnection
在强磁活动期间，冷致密等离子体从plasmaspheric通常形成一个羽状延伸向向阳面磁层顶，最终到达it.In这项工作中，我们提出了一个大规模的二维完全动力学粒子在细胞模拟的重连磁层顶击中一个传播plasmaspheric羽。模拟的设计，使它经历了四个不同的阶段：初始非定常状态，稳定状态之前，羽流到达磁层顶，羽流相互作用和稳定状态，一旦羽流被很好地吞没在重连网站。我们显示的磁层顶的动态的演变受到修改的流入等离子体。我们的主要结果是，等离子体温度（羽流中的冷质子）的变化对磁重联率没有影响，平均而言，磁重联率仅取决于撞击前、撞击期间和撞击后流入的磁场和总离子密度。
2020-02-06 physics.plasm-ph physics.space-ph
Phase-Space Energy Transfer of Wave-Particle Interactions using the Field-Particle Correlation Technique and Linear Plasma Theory with JET-PLUME
University of Iowa（爱荷华大学）；Naval Research Laboratory（海军研究实验室）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Princeton University（普林斯顿大学）
针对波-粒子相互作用中能量转移难以全面表征的问题，提出JET-PLUME扩展方法，通过解析傅里叶空间场-粒子关联公式，分离共振贡献并揭示新物理机制。
2026-06-23 physics.plasm-ph
3D Plasma plume characterization of an electrodeless thruster cluster in magnetic arch configuration
研究磁拱结构中无电极推进器簇的等离子体羽流特性，用静电探针在两个正交对称平面测量相关参数，发现能提取等离子体射流，其离子能量降低，有势垒和较热电子，离子电流分布呈双峰，羽流会因磁场方向偏转。
2026-07-13 physics.plasm-ph
Compositional analysis of laser produced plasma plume in front and back ablation geometries
在真空和2 \times 10-1毫巴氩气中，对LiF-C薄膜在正面烧蚀（FA）和背面烧蚀（BA）几何结构中的中性和离子贡献进行了成分分析。离子中性比和中性丰度的两种几何形状的时间演化进行了估计。对于中性丰度，两种方法，即原子数据和分析结构（ADAS）的分析，以及积分强度比的Li I 670.1 nm和Li I 610.3 nm线假设LTE条件下进行了探索。从理解激光烧蚀的各种几何形状/配置中的等离子体组合物的演变的观点来看，本尝试将是有趣的，这在各种应用中具有重要意义，例如脉冲激光沉积和激光清洁。
2019-01-17 physics.plasm-ph
Effect of double pulse irradiation on the morphology of a picosecond laser produced chromium plasma
我们描述的测量，以控制的形态，因此，双脉冲（DP）照射后产生的铬等离子体羽的皮秒激光的特性相比，其单脉冲（SP）对应。DP方案通过采用两种几何结构来实现，其中共线几何结构中的脉冲间延迟（$τ_p$）和空间间隔（$Δx$）分别是方案DP $_1$和DP $_2$的控制参数。在DP 1方案中，长径比（羽流长度/羽流宽度）随压力、脉冲间延迟和第二脉冲能量等参数的增大而减小。有趣的是，SP方案在较高压力下发生的羽流膨胀条件可以在DP 1方案中针对较低压力$\sim$ 10 $^{-6}$ Torr重新创建。这可以潜在地应用于直接应用，例如高谐波产生和高质量薄膜生产。
2018-08-27 physics.plasm-ph
Study of diamagnetism in laser-produced plasma using B-dot probe
利用快速成像和磁探针技术研究了激光等离子体在不同场强的横向磁场中运动时的时变抗磁性。本工作的重点是研制合适的B点探针和定量分析膨胀等离子体羽流中的感应抗磁场。与脉冲功率系统相关联的亥姆霍兹线圈用于产生不同强度的均匀磁场。Helmholtz线圈使羽流沿磁场线成像，给出了感应反磁腔的直接结构信息。研制了一种用于测量瞬态磁场的高频三轴B点探头。不同的实验方法已被用来测试开发的探针的响应，灵敏度和校准。研究结果表明，等离子体羽显示出完美的抗磁性行为的外部磁场从0.13 T到0.57 T的变化，其中感生的磁场几乎完全取代外部磁场。
2019-12-09 physics.plasm-ph
Enabling direct kinetic simulation of dense plasma plume expansion for laser ablation plasma thrusters
激光烧蚀等离子体推力器是一种新兴的空间推进概念，为轻质有效载荷提供了希望。预测这些推进器的寿命和性能取决于烧蚀等离子体羽流的膨胀动力学的综合表征。虽然用于模拟等离子体的最新技术通常是基于粒子的，但基于网格的直接动力学求解器通过消除统计噪声而在这种瞬态和非均匀问题中具有优势。采用一种包含粒子间碰撞的直接动力学求解器，求解了一个在构型和速度空间中各跨一维的羽流膨胀模型问题。羽流膨胀固有的热力学非平衡的高度的特点，证明需要一个动力学，而不是一个混合或流体求解器。推力相关的指标，如动量通量也计算。羽流动力学观察到在空间上是高度不均匀的，在膨胀前的区域中热化的时间不足，并且建立了在域的远端将局部网格分辨率降低两个数量级的理论可能性。这些网格点的要求通过采用各种膨胀比的非均匀网格来验证，其中一些还采用了速度空间中的粗化。探索较长的域长度来表征推力器尺度的现象，并模拟较大的环境压力作为测试平台，以探测由于与背景粒子碰撞而产生的设施效应。
2022-09-21 physics.comp-ph physics.plasm-ph physics.space-ph
Time-resolved quantification of plasma accumulation induced by multi-pulse laser ablation using self-mixing interferometry
本文提出了一种基于自混合干涉术（SMI）的多脉冲激光烧蚀等离子体羽流浓度探测方法。一个分析模型来解释单臂干涉信号的等离子体电子数密度。它的时间依赖性遵循幂律标度，这是由羽流积累和传播的并发影响。该模型已被应用于实验研究羽形成在不同的材料上的可变激光脉冲频率。羽流膨胀动力学已被观察到与高速成像，和SMI测量允许的时间分辨估计的电子数密度。SMI技术在鲁棒性和低侵入性方面的固有优势将允许其用作激光诱导羽流动态缩放的快速诊断工具。此外，它可以很容易地应用于基于激光的制造技术，其中等离子体浓度监测和控制是重要的。
2021-12-09 physics.app-ph physics.plasm-ph
Numerical Analysis of Ground Testing for the Intake Device of an Atmosphere-Breathing Electric Propulsion
本文通过混合PIC-DSMC数值模拟研究电推进等离子体羽流与大气呼吸式电推进进气道的相互作用，揭示了束流能量和组分质量对捕获气流成分的影响，并提出地面试验中需同时进行离子和中性粒子诊断以可靠评估捕获效率。
2025-09-22 physics.plasm-ph
Fully kinetic model of plasma expansion in a magnetic nozzle
一个自洽模型进行稳态完全动力学粒子模拟的磁化等离子体羽流。一个基于能量的电子反射，防止与一个典型的开放流出边界的数值泵不稳定性，并示出足够的一般性，羽流动力学和等离子体电位证明域的独立性（4%以内）。这是由泊松方程上的非稳态罗宾型边界条件支持的，耦合到允许瞬态中下游电位降的物理演变的电容电路。该方法已通过实验验证，提供的结果属于测量的不确定性。然后进行模拟研究碰撞氙放电到轴对称发散磁喷嘴。特别讨论了识别的电位以及所产生的电荷分离在羽流的边缘，离子中性电荷交换的作用，和三个区域的分段多方冷却制度的电子。结果表明，多变指数取决于磁化程度。具体而言，在该区域附近的推力器出口，羽流是弱磁化，由于电子重粒子碰撞的交叉场扩散。在下游，出现近等温膨胀的强磁化区域。最后，在分离区域，多变指数趋于更绝热的未磁化的情况。随着喷嘴磁场强度的增加，发现$\barγ_e\sim1.16$的平均多变指数存在一个下限。
2022-02-22 physics.plasm-ph
Spectral analysis of multidimensional current-driven plasma instabilities and turbulence in hollow cathode plumes
空心阴极羽流中的大幅度电流驱动的不稳定性可以产生高能离子，导致阴极溅射和航天器退化。一个2D 2 V（两个维度，每个在配置[D]和速度[V]空间）基于网格的Vlasov-Poisson（直接动力学）求解器被用来研究他们的增长和饱和，这包括四个阶段：线性增长，准线性共振，非线性填充，饱和湍流。分析了湍流区离子的线性模增长率、非线性饱和过程以及离子速度和能量分布特征。回流离子产生大的电子漂移，几个离子声学周期后的势场成为湍流。分析了Vlasov方程的尺度间相空间转移和局域性。多维研究揭示了纵向和横向等离子体不稳定性之间的相互作用，以及等离子体湍流的开始。
2022-11-20 physics.comp-ph physics.plasm-ph stat.AP
Approximate semi-analytical solutions for the steady-state expansion of a contactor plasma
本文用流体模型研究了无碰撞、静电、准中性等离子体羽流向真空的稳态膨胀。我们分析近似的半解析解，可以用来代替更昂贵的数值解。特别是，我们集中在公园和卡茨（1979年），Korsun和Tverdokhlebova（1997年），和Ashkenazy和Fruchtman（2001年）的早期研究。通过计算相对于数值解的误差，我们可以判断每个解的有效性范围。此外，我们介绍了一个概括的早期模型，具有更广泛的适用性，在等离子体注入配置文件。最后，我们展示了一个简单的方法来扩展所讨论的解决方案的情况下，注入非零方位角速度的等离子体羽。
2015-01-07 physics.plasm-ph
Effect of ambient on the dynamics of re-deposition in the rear laser ablation of a thin film
本研究搭建创新泵浦-探测实验装置，探究环境条件与激光能量密度对薄膜背面激光烧蚀中再沉积等过程的影响，为相关工业与科研应用提供参考。
2024-10-10 physics.plasm-ph
Weibel instability drives large magnetic field generation in laser-driven single plume ablation
利用第一性原理动力学模拟方法研究了激光驱动箔和黑腔等离子体中膨胀烧蚀等离子体产生磁场的过程。除了比尔曼电池产生的磁场，强大的辅助磁丝被发现生长在电晕的单个膨胀等离子体羽流;观察到这种丝占主导地位的比尔曼领域在足够大的焦点半径，达到饱和值的$\sim$ 100 T在国家点火设施一样的驱动条件。丝状场是由烧蚀离子和稀疏背景种群之间的相对逆流驱动的离子韦伯不稳定性引起的，这可能是空腔或激光预脉冲中预填充气体的结果。离子-韦伯不稳定性是强大的，包括碰撞和增长的时间尺度为100 ps，波长的规模为100-250 $μ$ m，在广泛的背景人口密度;不稳定性也引起相干密度振荡。这些结果是特别感兴趣的惯性约束聚变实验，在这种领域和密度扰动可以修改热传输以及激光传播和吸收。
2019-12-23 physics.plasm-ph
Evolution of electron cross-field transport induced by an equilibrium azimuthal electric field in an $\mathrm{E}\times\mathrm{B}$ Hall thruster discharge under an azimuthally inhomogeneous neutral supply
霍尔推力器中电子在方位电场作用下的跨场输运具有$1/B$标度的迁移率。本研究探讨影响霍尔推力器的不同区域，如电离，加速和羽流区域的这种运输的参数。主要研究了由方位非均匀中性点供电引起的非零平衡方位电场。等离子体结构的快速傅里叶变换分析表明，方位等离子体结构的波数$k$增加从$k=2$，这是输入条件，$k=4$在羽流区域，和方位电场引起的总轴向通量主要是从占主导地位的傅里叶分量的结构引起的。形成等离子体电势和密度之间的方位角相位关系以使羽流区域处的轴向电子通量最大化，并且随着电子朝向加速区域流动而开始与其他等离子体性质一起变化。提取了有效轴向流度系数的空间演化规律，并讨论了其区域特征。
2021-10-05 physics.plasm-ph
Experimentally constrained multidimensional simulation of laser-generated plasmas and its application to UV nanosecond ablation of Se and Te
我们进行了模拟过程中产生的激光等离子体紫外纳秒脉冲激光烧蚀硫属元素硒（Se）和碲（Te），并与实验结果进行比较。我们利用一个二维轴对称，自适应笛卡尔网格（ACM）框架，使羽流模拟厘米的距离超过几十微秒。我们的模型和计算技术可以与激光等离子体应用进行比较，其中羽流的长期行为是主要关注的，例如脉冲激光合成和材料改性。在模型中引入了一个有效的等离子体吸收项，使模拟受到实验飞行时间动能分布的约束。我们表明，有效的模拟定性捕捉所观察到的激光等离子体的关键特征，包括激光光斑大小的影响。预测的全尺寸实验约束的硒和碲等离子体为4.0 J/cm $^2$激光能量密度和1.8 mm $^2$圆形激光光斑面积相比，更常见的研究铜（Cu）羽流表现出不同的行为。硫族元素羽流的等离子体密度的空间梯度是陡峭的比那些铜高达三个数量级。它们的空间离子分布有中心凸起，在相反的边缘只有电离的铜。对于探索的照射条件，Se和Te的等离子体温度的范围被预测为高于Cu的0.50 eV以上。
2021-05-11 physics.app-ph physics.plasm-ph
Characterization of plasma and gas-phase chemistry during boron-nitride nanomaterial synthesis by laser-ablation of boron-rich targets
在这项工作中，固体目标由硼和氮化硼（BN）材料制成的纳秒脉冲激光在氮气和氦气的亚大气压烧蚀。利用时空分辨发射光谱（OES）探测了靶烧蚀羽流中的激发态。等离子体羽流中的化学成分的评价表明，对于这两个富硼的目标，从BN分子的排放总是观察到在富氮的环境。此外，当在氦气中烧蚀氮化硼靶时，也存在BN分子-这表明羽流中的BN分子可能来自固体靶。此外，BN靶的烧蚀特征在于B2 N分子的发射，而与压力和周围气体无关。这些结果表明，BN靶的烧蚀更有利于含硼和氮物种的复杂分子的产生，并可能暗示BN也是高产率BN纳米材料合成的更有利的原料。为了讨论羽流中的化学动力学，这项工作还研究了等离子体参数，如电子温度（峰值为1.3 eV）和密度（峰值为2 × 10^18 cm^-3）。
2020-05-29 physics.app-ph physics.plasm-ph
Biermann battery-mediated magnetic reconnection in 3-D colliding plasmas
最近的实验已经证明了碰撞等离子体羽流之间的磁重联，其中重联的磁场是通过比尔曼电池效应在等离子体中自产生的。使用完全动力学的3-D模拟，我们显示了在这些实验中的磁场和等离子体，包括自洽的磁场产生的膨胀羽流的全部演变。两个等离子体的碰撞驱动形成电流片，其中重联发生在强烈的时间和空间依赖的方式，展示了一个新的3-D重联机制。具体而言，我们观察到快速，垂直本地化的比尔曼介导的重连，一个固有的3-D过程中，在电流片的温度分布与平面外的烧蚀密度分布相结合，合谋打破流入的场线，重新连接的字段下游。快速重联是持续的比尔曼效应和无痕电子压力张量，其中等离子体团的发展似乎调制后者的贡献。我们提出了一个简单和一般的配方考虑比尔曼介导的重联在一般天体物理场景的相关性。
2018-07-02 physics.plasm-ph
Background-Pressure Effects on Charge-Exchange Measurements in Plasma Flows at Elevated Pressures
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Samsung Electronics Co., Ltd.（三星电子株式会社）
研究在背景气体压力升高时，电荷交换碰撞对等离子体羽流和离子束测量的影响，通过实验测量和准二维模型分析，揭示了压力对羽流和诊断响应的作用。
2026-06-11 physics.app-ph physics.plasm-ph
Self consistent kinetic simulations of SPT and HEMP thrusters including the near-field plume region
采用PIC（Particle-in-Cell）方法研究了两种不同的离子推力器方案--静止等离子体推力器（SPT）和高效多级等离子体推力器（HEMP-T），特别是不同磁场配置下放电室中等离子体的特性。特别注意等离子体粒子通量的模拟上的推力器通道表面。在这两种情况下，PIC都证明了自己是一个强大的工具，为不同推进器概念的基本物理提供了重要的见解。模拟表明，新的HEMP推力器概念允许高的热效率，由于最小的能量耗散和高加速效率。在HEMP推进器中，等离子体与壁的接触仅限于磁场尖点的非常小的区域，这导致与SPT相比，到推进器通道表面的离子能量通量小得多。采用二进制碰撞程序SDTrimSP计算了SPT和HEMP推力器介质放电通道壁的烧蚀产额。对于SPT，观察到每小时1 mm溅射材料水平上的侵蚀速率。对于HEMP，推力器模拟表明，在介质放电通道内没有腐蚀。
2009-12-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Collimation of diamagnetic laser-driven plasma outflows by an ambient magnetic-pressure gradient
University of Delaware（特拉华大学）
研究通过磁流体力学模拟，探讨了激光驱动等离子体喷流在外部施加的环向磁场中沿磁场传播的机制，发现环境磁压梯度通过磁压约束喷流。
2026-04-03 physics.plasm-ph
Prompt electrons driving ion acceleration and formation of a two temperatures plasma in nanosecond laser-ablation domain
我们提出了一个实验的结果等离子体产生通过激光烧蚀在10^12 W/cm ^2的功率强度和纳秒域。提示电子发射和复杂的等离子体羽碎片，同时观察到的第一次在这个激光强度制度，随着双电子温度内的等离子体积存活了很长一段时间的羽膨胀。只要考虑初始瞬发电子的发射，一维PIC模拟与实验数据是一致的。这一假设的结果是解释所有其他实验证据的关键。
2012-11-13 cond-mat.str-el physics.plasm-ph
Spatio-temporal dynamics of anisotropic emission from nano second laser produced aluminium plasma
本研究探讨了100 mbar下纳秒激光铝等离子体发射各向异性的时空特征，发现偏振度沿羽流方向反转符号，受原子过程和自生磁场影响，为偏振分辨激光诱导击穿光谱分析提供了重要依据。
2023-09-20 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
Emission tomography of laser induced plasmas with large acceptance angle apertures
在用阿贝尔反演法研究激光诱导等离子体发射率时，提出了采用大接收角光阑来减少积分时间的方法。由于倾斜视线对沿等离子体羽流直径收集的强度数据的贡献而损失的空间分辨率通过特殊的数值数据处理来恢复。该过程是指当实现合理的信噪比所需的积分时间超过等离子体状态变化的特征时间尺度时的激光诱导等离子体诊断和层析成像，该特征时间尺度特别是在等离子体演化的早期阶段是短的。
2010-07-30 physics.plasm-ph
Control of Magnetic Reconnection in High Energy Density Plasmas
University of Michigan（密歇根大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Boston University（波士顿大学）；Institute for Advanced Study（高等研究院）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）；University of Rochester（罗切斯特大学）
本研究通过第三束相对论强度激光注入电子电流丝，在激光驱动等离子体中实现了磁重联的主动控制，可根据激光到达时间加速或抑制磁重联，为聚变等离子体磁能调控及实验室天体物理研究提供新途径。
2026-08-19 physics.plasm-ph
Analysis of collisional and facility effects in a magnetic nozzle plasma expansion
Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学）
该研究针对磁喷管等离子体膨胀，提出三流体模型，通过特殊处理实现电子冷却，给出高磁化极限解。研究电离等碰撞影响，量化喷管效率，讨论两种电子流边界条件，表明全局无电流条件更可靠，拟合实验趋势更好。
2026-10-20 physics.plasm-ph
Simulations of Buoyant Plumes in Solar Prominences
对太阳黑子的观测揭示了它们内部复杂的动态流场。静止湍流内的流场的特征是在薄层中分别下降和上升的长“线”和暗“泡”。活动日珥的流场表现出更多的螺旋运动，沿日珥轴向运动。我们探索这两个可能的动力学的帮助下，2.5D MHD模拟。我们的模型，可压缩等离子体具有密度和温度梯度，并在磁场的配置，模仿那些日珥。我们提出了各种配置的结果，并讨论所产生的动态的非线性行为。
2012-01-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Characterization of the stability and dynamics of a laser-produced plasma expanding across strong magnetic field
本研究通过大规模三维磁流体动力学模拟，探究了数十特斯拉横向磁场中激光产生等离子体的膨胀特性，揭示了磁化瑞利-泰勒不稳定性的结构作用及初始速度扰动引发的扭结运动对传播的影响，为相关领域研究提供了动力学依据。
2021-05-28 physics.plasm-ph
Time of Flight Mass Spectrometry with Direct Extraction of a Uranium Plasma
我们展示了一个威利-麦克拉伦飞行时间质谱仪修改，允许直接提取离子从激光诱导等离子体。与许多其他利用质谱法研究激光诱导等离子体的方法不同，在加速之前不需要等离子体的碰撞冷却或进一步电离，从而可以直接获得等离子体离子组成的测量。此外，我们使用钆的激光烧蚀作为一个例子，我们能够直接获得等离子体的平移能量分布和推断信息的相对成分的离子在不同区域的等离子体羽。然后，该方法被应用到激光烧蚀的铀样品作为一个步骤，对探测的化学条件下的核火球的核法医学应用。
2020-10-12 physics.plasm-ph
Laser Thomson Scattering Measurements around Magnetized Model in Rarefied Argon Arcjet Plume
本研究通过激光汤姆逊散射测量稀薄氩电弧射流中磁化模型周围的电子温度和密度，发现磁场对电子密度影响小，但电子温度增幅低于CFD预测，揭示绝缘边界位置远离模型。
2024-02-09 physics.plasm-ph
Ablation de ZnO par laser UV (193 nm) : Nano-agregats en phase gazeuse
在脉冲ArF激光烧蚀ZnO固体靶的实验中，证实了气相中生成的ZnO纳米团簇的凝聚。我们比较了ZnO烧蚀等离子体羽流的形状的时空演变，无论是在真空中，并在受控气体环境（氦和/或氧）从监测与CCD相机和光谱研究。等离子体羽流的膨胀和纳米团簇的生长强烈依赖于烧蚀颗粒与周围气体分子之间的碰撞，以及在氧气的情况下的化学反应。所观察到的等离子体发射的光谱主要是由于中性Zn中的原子跃迁。我们还观察到了悬浮在气体中的纳米团簇的光致发光以及它们在ArF激光束中的分解。
2003-11-13 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Particle acceleration by magnetic Rayleigh-Taylor instability: mechanism for flares in black-hole accretion flows
本研究针对黑洞吸积流耀发的粒子加速机制问题，通过PIC模拟探究相对论无碰撞等离子体的磁瑞利-泰勒不稳定性，发现羽状结构生长合并驱动磁重联可实现高效粒子加速，能解释Sgr A*的吸积流耀发。
2023-10-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Laser induced plasma expansion in quantum plasma
研究了超短激光脉冲与稠密冷等离子体的相互作用。由于等离子体的密度很高，需要考虑诸如玻姆势和量子压力等量子效应。结果表明，电子密度函数在传输方向上受到激光调制。这种调制可以通过激光强度的幅度和等离子体的有效参数来控制。对于某些特定的参数值，电子密度在空间上局域化。增加量子系数倾向于使高电子密度区域变稀，因为电子的总数是恒定的。因此，我们的理论预测等离子体膨胀的激光方向，由于量子效应。
2019-03-22 physics.plasm-ph
Expansion of a finite size plasma in vacuum
从分析的角度研究了有限尺寸等离子体的膨胀动力学。关于电荷分布以及静电势的结果。描述了在等离子体膨胀期间发生的离子的加速和相关的电子的冷却。半无限和有限尺寸等离子体行为之间的过渡进行了广泛的分析。最后，通过数值模拟进行的分析结果的测试，提出。
2004-05-07 physics.plasm-ph
Expansion of Ultracold Neutral Plasmas with Exponentially Decaying Density Distributions
我们提出了一个超冷中性等离子体（UCNP）的初始密度分布，在空间中呈指数衰减的膨胀的研究，光致电离原子后不久，他们从四极（或双锥尖）磁阱释放。一个特征的离子声时标是明显的等离子体的大小和速度的演变，表明动态合理地描述了准中性等离子体的流体动力学膨胀的模型。然而，对于低等离子体密度和高初始电子温度，在中心密度峰值附近的过量离子动能表明在早期的显着的局部非中性。观测结果进行了比较，一个UCNP与初始高斯密度分布的自相似膨胀，和一个类似的标度律描述了这两种情况下的等离子体尺寸的演变。
2020-12-29 physics.plasm-ph
Expansion of a radial plasma blast shell into an ambient plasma
采用粒子模拟方法对径向爆炸弹在等离子体中的膨胀过程进行了模拟。未磁化的等离子体由电子和质子组成。静电冲击的形成和演变进行了观察，这是由离子声孤立波的冲击后等离子体中的爆炸壳离子的束上生长的尾随。尽管最初的径向对称流出，孤立波成为扭曲和纠缠，因此，他们打破了径向对称的流动。波及其与冲击环境离子的相互作用减慢了爆炸壳质子的速度，并使冲击后等离子体更接近平衡。
2017-08-26 physics.plasm-ph
Resistive MHD model for cylindrical plasma expansion in a magnetic field
热等离子体在磁场中膨胀的研究对于许多实验室和天体物理学应用是有意义的。本文提出了一个精确可解的解析模型，该模型适用于外磁场中膨胀的电阻等离子体在磁场不扰动等离子体运动的情况。该模型是基于一类精确的解决方案，在没有磁场的等离子体的纯径向膨胀。这种近似允许将电磁问题简化为考虑磁场的扩散方程。导出了在均匀磁场中膨胀的圆柱形等离子体的显式解。给出了与激光等离子体实验有关的数值算例。
2013-02-10 physics.plasm-ph
Proton deflectometry with in situ x-ray reference for absolute measurement of electromagnetic fields in high-energy-density plasmas
我们报道了一种质子偏转技术，它使用网格和原位参考X射线网格图像精确测量高能量密度等离子体中的磁场。D $^3$ He聚变内爆提供了质子和X射线的亮点源，该亮点源被网格分成细光束。质子在通过感兴趣的等离子体区域传播时发生偏转，而X射线则沿直线传播。因此，X射线图像提供零偏转参考图像。线集成磁场推断从偏转（质子）和参考（X射线）图像之间的子束的移位。我们开发了一个系统来分析这些数据，包括自动算法来找到小束的位置，并计算它们从参考图像的偏转。该技术在OMEGA进行的测量真空中的非均匀磁场的实验中得到了验证，然后应用于观察膨胀等离子体羽流与磁场的相互作用。
2021-10-27 physics.plasm-ph
Magnetic Centrifuge Effects in Ultrafast Laser Ablation Plasmas
University of Michigan（密歇根大学）；NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration, Satellite Communications Division（美国国家海洋和大气管理局卫星通信司）
针对超快激光烧蚀羽流中镍同位素异常富集问题，本文建立自洽磁离心模型，证实回旋旋转与离子伯恩斯坦波主导分离过程，刚性转子模型影响极小。
2026-03-07 physics.app-ph physics.plasm-ph
"Gas-dynamic" expansion of a fast-electron flux in a plasma
考虑等离子体波的产生和吸收，研究了等离子体中快电子流的一维飞行。从动力学描述过渡到气体动力学。导出了电子和等离子体激元的气体动力学方程的封闭集合，并在单能注入快电子的情况下得到了一个解。该解代表了束-等离子体结构，束-等离子体结构在等离子体中以恒定速度传播。
2018-02-21 physics.plasm-ph
An exact solution of the moving boundary problem for the expansion of a plasma cylinder in a magnetic field
本文给出了在均匀恒定磁场中无限大等离子体圆柱的精确解析解。与能量的发射和转换有关的电动力学方面也被考虑。所得结果可用于分析最近的实验和模拟数据。
2010-07-01 physics.plasm-ph
Influence of Electron Evaporative Cooling on Ultracold Plasma Expansion
超冷中性等离子体（UCP）的膨胀主要由电子组分的热压驱动，因此对电子温度敏感。在较低密度（小于10 $^8$ /cm $^3$）下，蒸发冷却对UCP膨胀率具有显著影响。我们研究了在这个密度范围内的电子蒸发效应。由于密度低，三体复合的影响可以忽略不计。我们模拟的膨胀，考虑到电子温度的变化，由于蒸发以及绝热膨胀，发现与我们的数据很好的协议。我们还开发了一个简单的模型，初始蒸发的超冷等离子体密度，尺寸和电子温度的范围内，以确定在什么参数范围内电子蒸发预计有显着的效果。我们还报告了一种信号校准技术，它涉及到我们的检测器的信号的离子和电子的总数在超冷等离子体。
2013-04-22 physics.plasm-ph
Direct laser acceleration in varying plasma density profiles
针对不同等离子体密度分布下的直接激光加速，提出解析估计最大电子能量，并利用密度整形减少加速距离或超越辐射反应极限。
2024-06-15 physics.plasm-ph
Ultracold Plasma Expansion in a Magnetic Field
我们测量了超冷等离子体在均匀磁场的磁力线上的膨胀。我们的图像的离子分布提取离子与高压脉冲上的位置敏感的检测器。在等离子体寿命的早期（$< 20$ $μ$ s），图像的大小由密集离子云的飞行时间库仑爆炸决定。对于以后的时间，我们测量的2-D高斯宽度的离子图像，获得横向膨胀速度作为磁场的函数（高达70 G）。我们观察到的膨胀速度尺度为B $^{-1/2}$，解释了一个非线性双极扩散模型，在两个不同的方向上的各向异性扩散。
2008-04-05 physics.plasm-ph
Using Charged Particle Imaging to Study Ultracold Plasma Expansion
我们发展了一种投影成像技术来研究超冷等离子体动力学。我们的带电粒子的空间分布图像提取与高压脉冲到位置敏感探测器。在稍后的时间测量离子图像的2D宽度（在前20 $μ$ s中的离子图像尺寸由致密离子云的库仑爆炸主导），我们提取等离子体膨胀速度。这些速度在不同的初始电子温度相匹配的早期结果通过测量等离子体振荡频率。在等离子体寿命期间，由于离子云对电子的强库仑力、电子损失和库仑爆炸效应，电子像尺寸缓慢减小。
2008-08-28 physics.plasm-ph
Investigation of self-focusing of Gaussian laser beams within magnetized plasma via source-dependent expansion method
本文利用源依赖展开方法研究磁化等离子体中高斯激光束的自聚焦行为，通过数学分析与数值模拟揭示了等离子体密度、磁场、偏振态及激光强度等参数对光束演化的影响。
2024-03-30 physics.plasm-ph
One-dimensional thermal pressure-driven expansion of a pair cloud into an electron-proton plasma
最近，当激光产生的电子对云与环境等离子体相互作用时，观察到了双折射不稳定性。它驱动的磁场足够强大，可以磁化和加速周围的电子。这是感兴趣的，以确定是否以及如何对云驱动的不稳定性可以加速离子在实验室或天体物理等离子体。为此，膨胀的本地化对云的温度为400千电子伏到一个较冷的环境中的电子-质子等离子体的一维粒子在细胞（PIC）的模拟研究。云的膨胀触发了电子相空间空穴的形成，这些空穴将一些质子加速到MeV的能量。即将到来的激光可能会提供所需的能量来创造一个可以加速质子的云。
2018-05-22 physics.plasm-ph
The dynamics of dust particles during the laser-induced plasma process: Self-similar expansion in a liquid
液体离子在液体环境中激光烧蚀产生的尘埃等离子体中的作用仍然不清楚。为此，我们利用自相似方法研究了液态离子对等离子体膨胀前沿的影响。流体方程已被用于尘埃粒子和离子种类，除了超热电子分布。我们处理的膨胀过程中存在和不存在的液体离子。尘埃离子初始数密度比，超热因子kappa，尘埃电子初始温度比，和尘埃离子原子序数的膨胀前的影响已经解决。我们的研究结果表明，在单离子的情况下，改变高能电子的超热性对尘埃离子膨胀的影响最显着。此外，我们观察到，在双离子的情况下，液体离子的质量对尘埃离子的动力学的影响最大。
2022-03-29 physics.plasm-ph
The virial expansion of plasma properties: benchmarks for numerical results
Institut für Physik, Universität Rostock（罗斯托克大学物理研究所）
本文通过量子统计的平衡关联函数推导了等离子体的热力学和输运性质表达式，并利用virial展开作为数值模拟的基准，探讨了均匀电子气体和氢等离子体的方程状态及输运性质。
2026-04-17 physics.plasm-ph
An overview of some influential factors in laser-induced breakdown spectroscopy
本文介绍了激光诱导击穿光谱（LIBS）中等离子体的形成过程，并对双脉冲LIBS的发射进行了分析，以更好地理解等离子体发射增强的过程和因素。在该分析中，等离子体发射被认为与等离子体密度的平方、等离子体的体积以及第二激光脉冲在由第一激光通过逆韧致辐射吸收过程产生的等离子体羽流中的吸收分数成正比。电子-离子碰撞频率依赖于等离子体的密度和温度，在LIBS中，电子-离子碰撞频率对发射的增强和发射的饱和起着重要的作用。讨论了材料烧蚀、激光延迟、等离子体约束和屏蔽效应等对激光器性能的影响。
2014-07-02 physics.optics physics.plasm-ph
Free Expansion of Yukawa Gas in the Constant Plasma Background
讨论了汤川气体的不可逆自由膨胀现象，得到了相应的温度变化。在我们的膨胀方案中，系统在自由膨胀过程中不允许与周围环境进行热交换，因此，本膨胀方案是指绝热自由膨胀。采用第一性原理经典分子动力学（MD）模拟方法，在反射边界条件下，研究了Yukawa气体在绝热自由膨胀过程中的加热效应.我们还得到了温度变化的标度，并建立了温度的变化与气体数密度的变化成正比。在Avinash提出的热力学模型的平均场极限下，得到了温度的标度。仿真结果与理论分析结果一致。
2019-10-14 physics.plasm-ph
