Weibel instability on weakly relativistic produced plasma by circular polarization microwave electric field
研究了圆极化微波电场产生弱相对论等离子体的过程。电子分布函数得到这种产生的等离子体，并表明它是非平衡和各向异性。结果表明，产生的等离子体沿传播方向加速，微波电场。该方向上的电子速度强烈地依赖于电离过程中的电子起源相位和微波电场相位及其幅度。得到了该等离子体的介电张量，并研究了该等离子体的韦伯不稳定性。
2004-07-30 physics.plasm-ph
Initial evaluation of miniature ultra-high-field commercial stellarator reactors with breeding external to resistive coils
Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT（国家聚变实验室，CIEMAT）；Departamento de Física, Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学物理系）；Oak Ridge National Laboratory (ORNL)（橡树岭国家实验室）；University of Texas, Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
研究小型等离子体体积超高强度脉冲商业星形反应堆的运行参数和挑战，该反应堆的breeding外部于阻尼线圈（transposed stellarator），可能在极小且简单的设备中产生商业热量和电力，为燃烧等离子体的知识做出贡献。
2026-05-21 physics.plasm-ph
Perturbing microwave beams by plasma density fluctuations
用全波模拟方法研究了微波在湍流等离子体密度层中的传播。为了更好地描述聚变边缘等离子体，基于长谷川-若谷模型考虑了漂移波湍流。本文详细研究了振幅分布为高斯型的微波光束的散射和展宽随湍流特性的变化。参数导致的最强恶化的微波束被确定和现有的实验的影响。
2017-03-15 physics.plasm-ph
Coaxial Microwave Plasmas in Argon: Radial Contraction, Self-Organization and more Exotic Phenomena
设计了一套同轴微波等离子体装置，用于光学和激光诊断研究。等离子体由位于同轴线两端的两个微波功率源维持。这允许在低压下产生轴向均匀的辉光放电。对于增加的压力，这种辉光模式被发现是不稳定的，并观察到各种自组织的图案，包括手指状的结构，可以持续后的等离子体柱的可见端。
2014-07-30 physics.plasm-ph
Temporal behavior of microwave sheath-voltage combination plasma
微波鞘层-电压组合等离子体（MVP）是高密度等离子体源，并且可以用作合适的等离子体处理装置（例如，离子化物理气相沉积）。在本报告中，氩MVP沿直流偏置钛棒持续的时间行为进行了研究。观察到两种等离子体模式，一种是“氧化态”（OS）在微波等离子体的早期，另一种是“电离溅射态”（ISS）在后期的时间。等离子体从OS到ISS的过渡导致等离子体的可见颜色的显著变化，这是由等离子体密度的显著增加引起的，如通过朗缪尔探针测量的。在OS中，等离子体以Ar离子为主，密度约为10^11 cm^-3。在ISS中，来自钛棒的金属离子对离子组成有很大贡献，并产生了更高密度的等离子体（10^12 cm^-3）。在非常低的输入微波功率（约30 W）下，沿钛棒长度产生几乎均匀的高密度等离子体。光学发射光谱测量证实了溅射Ti离子和Ti中性在ISS的存在。
2015-03-23 physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulations of plasma wakefield formation in microwave waveguides
本研究通过三维粒子网格模拟，探究微波脉冲在矩形等离子体波导中激发静电尾场的形成与结构，为微波驱动等离子体加速方案的可行性奠定理论基础。
2025-06-21 physics.plasm-ph
Performance analysis of a 2.45 GHz microwave plasma torch for CO$_2$ decomposition in gas swirl configuration
微波等离子体是通过使用可再生能源将CO $_{2}$转化为CO和O $_2$来实现节能型CO $_{2}$增值的有前景的技术。在大气压（60-1000 mbar）和大流量（5-100 slm）范围内，对2.45 GHz微波等离子体炬进行了CO $_{2}$旋转气流的实验研究。描述了等离子体炬的两种不同工作模式：在低于120 mbar的工作压力下，等离子体充满了等离子体炬的大部分体积;而在约120 mbar的工作压力下，随着气体温度从3000 K升高到6000 K，在谐振腔中心观察到等离子体的突然收缩。CO流出被发现是成比例的等离子体有效表面，并没有表现出显着的依赖于实际的CO $_{2}$流量注入到反应器中，但只有在一定的压力下的输入功率。热解离计算表明，即使在本研究的最低压力下，所观察到的转化率和能量效率与热解离机制是相容的。
2019-12-24 physics.plasm-ph
Spectroscopic study of unique line broadening and inversion in low-pressure microwave generated water plasmas
结果表明，低压（~0.2托）水蒸气等离子体中产生的10毫米内径的石英管与埃文森微波腔显示至少有两个功能，这是不能解释的传统的等离子体模型。首先，记录到从微波耦合器直到5cm的恒定宽度的显著（> 0.25nm）氢巴耳末线增宽。只有氢，而不是氧，显示出显着的谱线增宽。这一特征，以前观察到的含氢混合气体等离子体产生的高压直流和射频放电被一些研究人员解释为导致阴极附近的氢离子加速。这种解释不能适用于在这项工作中产生的（无电极）微波等离子体中观察到的谱线展宽，特别是在距离微波耦合器5 cm处。其次，在距离耦合器5 cm处，观察到莱曼和巴耳末系的线强度反转。线反转表明存在一个迄今未知的源泵浦的光功率在等离子体。最后，值得注意的是，等离子体的其他方面，包括OH* 旋转温度和低电子浓度是这种类型的等离子体的典型特征。
2004-01-21 physics.plasm-ph
Numerical study of electron acceleration by microwave-driven plasma wakefields in rectangular waveguides
School of Physics, Universidad Industrial de Santander（桑坦德工业大学生物物理学院）
本研究通过三维粒子-细胞模拟，探讨了微波驱动等离子体wakefield在矩形波导中对电子加速的机制，发现最佳加速需电子预加速至接近微波脉冲群速，能量增益可达10² keV。
2026-02-18 physics.plasm-ph
Stationary striations in plasma, created by a short microwave pulse in a waveguide filled with a neutral gas
针对短强微波脉冲在充气波导中留下持续数十纳秒的周期性等离子体辉光现象，本文结合理论模型与数值模拟给出了可能的形成机制解释。
2024-03-04 physics.plasm-ph
Optical emission spectroscopy of non-equilibrium microwave plasma torch sustained by focused radiation of gyrotron at 24 GHz
用发射光谱法测量了24 GHz微波束在空气中聚焦时非平衡氩等离子体炬的电子温度和气体温度。氩原子的激发温度约为5000 K，而氮分子的振动和转动温度分别为3000 K和2000 K。实验证明了外部气体气氛到等离子体炬的有效混合。氮气分子的振动和转动温度随着离喷嘴出口的距离的增加而略有增加。实验结果表明，在大气压力下的微波放电可能是相关的高度稳定的分子，如二氧化碳，在非平衡条件下的分解。
2020-03-04 physics.plasm-ph
Development and Characterization of a Microwave Atmospheric Pressure Plasma Jet
Plasma Applications Laboratory, Department of Energy Science and Engineering, Indian Institute of Technology Delhi（印度理工学院德里分校能源科学与工程系等离子体应用实验室）
本研究开发了一种基于波导的微波大气压等离子体射流（MW-APPJs），通过光学发射光谱等手段分析其特性，明确了功率输入等参数对等离子体行为的影响，为其应用提供了依据。
2026-08-12 physics.plasm-ph
The deteriorating effect of plasma density fluctuations on microwave beam quality
湍流等离子体边缘密度起伏会使横向微波束展宽，降低其质量。这对于依赖于注入微波功率的沉积的高度空间定位的场景来说可能是一个问题，比如控制MHD不稳定性。在这里，我们提出了一个微波束的散射密度波动在一个大的参数范围内，包括外推到ITER的数值估计。使用两个代码，全波程序IPF-FDMC和波动动力学方程求解器WKBeam。从DIII-D实验和相应的全波模拟得到的光束展宽之间的成功比较。
2018-05-24 physics.plasm-ph
An Experimental Study of Waveguide Coupled Microwave Heating with Conventional Multicusp Negative Ion Source
利用2.45 GHz的微波加热与传统的multicusp等离子体室的负离子生产证明。实验结果是用射频驱动RADIS离子源和灯丝驱动电弧放电离子源LIISA的多尖等离子体室和引出系统得到的。波导微波耦合系统，这是几乎类似于使用的SILHI离子源，被使用。结果表明，至少有三分之一的负离子束获得电感RF耦合（RADIS）或电弧放电（LIISA）可以实现与1千瓦的2.45 GHz的微波功率在CW模式下，没有任何修改的等离子体室。对于两种加热方法，观察到共提取的电子与H2-的比率和最佳压力范围是相似的。等离子体的行为意味着从微波到等离子体电子的能量转移主要是非共振过程。
2015-03-27 physics.plasm-ph
Overdense microwave plasma heating in the CNT stellarator
在低场、低纵横比碳纳米管仿星器中，利用2.45 GHz微波加热获得了过密等离子体。在0模式中注入8kW的功率，或者在非常（X）模式中注入6.5kW的功率，测量到高于普通（O）模式截止密度四倍的密度。温度分布在等离子体边缘处达到峰值。这归因于在上混合谐振层处的X模式的碰撞阻尼。X模式通过隧道、模式转换或在壁和容器内线圈的偏振扰频反射之后到达该位置，而不管初始发射是在O模式还是X模式下。全波数值模拟证实了这一解释。此外，由于CNT等离子体在这些低微波功率水平下未完全电离，电子密度显示出随功率增加。还观察到（对于O模式发射）并讨论了对磁场强度的依赖性。
2017-08-09 physics.plasm-ph
Density of hybrid plasma generated by microwave and laser radiation in the Ar:H2:CH4 mixture
Institute of Laser Physics SB RAS（俄罗斯科学院西伯利亚分院激光物理研究所）；Novosibirsk State Technical University（新西伯利亚国立技术大学）
研究通过微波和激光辐射在Ar:H2:CH4混合物中生成混合等离子体，发现其电子密度范围为(4-8)E15至(1.5-2)E17 cm-3，揭示其时空非均匀性。
2025-12-10 physics.plasm-ph
Low-Frequency Instability of Linearly and Circularly-Polarized-Microwave-Field Produced Plasmas
在非相对论极限下，研究了强脉冲线极化和圆极化微波场对气体的击穿。得到了线极化和圆极化微波场与电子相互作用产生的电子分布函数，表明电子分布函数是非平衡的和各向异性的。找到一般的色散关系，并分析它，我们首先得到的低频振荡，其次，我们表明，不稳定性可能会发展在上述系统。它将表明，对于线性极化的微波场，这种不稳定性可能总是发展，但对于圆极化场，它的增长只有当离子密度高于临界密度。
2004-08-07 physics.plasm-ph
A kinetic study of microwave start-up of tokamak plasmas
本文提出了一个研究微波启动分布函数随时间演化的动力学模型。分布函数的模型在动量空间中是二维的，但是为了简单和快速计算，没有空间依赖性。在Mega-100球形托卡马克上的实验表明，等离子体电流主要由能量大于$70$ keV的电子携带，并且包括了在这些实验中被认为是重要的效应，即粒子源、轨道损失、回路电压和微波加热，在必要时进行适当的体积平均以给出与空间维度无关的项。该模型预测电子携带的电流与实验中推断的能量相同，尽管电流驱动效率较小。
2017-04-03 physics.plasm-ph
X-band microwave generation caused by plasma-sheath instability
众所周知，由于浸没在等离子体中的正偏压电极附近的等离子体鞘层的不稳定性，可能出现电子等离子体频率的振荡。这种不稳定性是由电子通过鞘层时的渡越时间效应引起的。由于电极附近中性气体的额外电离，这种振荡表现为低功率短尖峰。在这里，我们提出的第一个结果时，得到的额外的电离消除。我们成功地延长了振荡在整个时间的正偏压施加到电极。这些振荡可以在比以前报道的高得多的频率（几十GHz与几百MHz相比）和几十mW的功率下获得。这些结果与所提出的理论估计相结合可能是有用的，例如，用于等离子体诊断
2011-09-13 physics.plasm-ph
Time-Resolved Measurements of Electron Density in Nanosecond Pulsed Plasmas Using Microwave Scattering
在这项工作中，瑞利微波散射被用来测量纳秒高压击穿产生的电子数密度在空气中的两个电极之间的针到针配置（峰值电压26 kV和脉冲持续时间55 ns）。当间隙距离从2 mm增加到8 mm时，峰值电子密度从1*10^17 cm^-3下降到7*10^14 cm^-3（总电子数分别从2*10^13下降到5*10^11）。由于解离复合，电子数密度在大约几微秒的时间尺度上衰减。
2018-05-23 physics.plasm-ph
Microwave Resonant Discharges for Spatiotemporally Selective Plasma Breakdown Near Surfaces
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
研究针对传统等离子体源在近表面产生非平衡等离子体的挑战，提出定制共振场增强机制，通过微波激发规定等离子体形成位置，经理论、模拟与实验验证，建立了设计共振介电材料以控制近表面大气压等离子体的框架。
2026-08-07 physics.plasm-ph
Measurement of electron temperature in a non-equilibrium discharge of atmospheric pressure supported by focused microwave radiation from a 24 GHz gyrotron
本文研究了一种大气压微波放电，它是由24 GHz回旋管在氩气流中聚焦连续波辐射维持的。电子温度由放置在等离子体炬中的双朗缪尔探针的电流-电压曲线确定。电子温度也估计从等离子体发射光谱的框架内的日冕等离子体模型。所获得的电子温度值在测量精度范围内一致。此外，电子温度比气体温度高许多倍。这一事实使我们能够站在一个显着的非平衡大气压等离子体。
2019-09-03 physics.plasm-ph
Influence of plasma turbulence on microwave propagation
当波动的大小与入射辐射的波长相当时，电磁波如何通过等离子体密度波动传播还没有完全理解。本文用全波模拟方法研究了湍流等离子体密度层对横向微波束的扰动效应。计算了微波光束的退化与特征湍流结构尺寸、湍流振幅、相互作用区深度和入射光束束腰尺寸的关系。观察到的最大散射的真空波长的一半的顺序上的结构尺寸。发现散射和光束展宽随湍流层深度线性增加，随波动强度平方增加。考虑实验和3D效果的后果。
2016-06-01 physics.plasm-ph
A Plasma-Based Approach for High-Power Tunable Microwave Varactors
本文提出一种可调可变电容器，通过垂直磁场调控等离子体电容，实现100MHz范围内的可调性和36pF的电容变化，实验验证了其在特定等离子体电子数密度下的性能。
2026-04-09 physics.plasm-ph
Pinpointing energy transfer mechanisms in the quenching process of microwave air plasma
提出一种结合化学与振动动力学的大气压多温度猝灭模型，通过追踪能量传递通道与反应路径，揭示了微波空气等离子体下游NOx生成机制，为优化等离子体反应器提供了基础。
2025-04-29 physics.plasm-ph
Interpretation of quasi-periodic frequency sweeping in electron cyclotron emission of nonequilibrium mirror-confined plasma sustained by high-power microwaves
在[Viktorov M. E.例如，EUR.物理快报，V.116，P.55001，2016]我们报告了在桌面镜磁阱中的强非平衡等离子体的电子回旋辐射中观察到的啁啾频率模式。这些图案被定性地解释为所谓的“孔和团块”机制在如此高的频率（1-10 GHz）下起作用的第一个实验证据。在本文中，我们证明了这一说法更严格的基础上，考虑到非线性相空间结构的形成，在附近的波粒共振的Berk-Breizman理论的框架内采用的动力学不稳定的镜像约束等离子体。
2019-06-07 physics.plasm-ph
Kinetic instabilities in a mirror-confined plasma sustained by high-power microwave radiation
本文总结了俄罗斯科学院应用物理研究所近十年来在电子回旋频率范围内进行的等离子体动力学不稳定性研究。研究了在电子回旋共振条件下，回旋管高功率微波辐射产生和维持的非平衡等离子体。共振等离子体加热导致形成至少两种电子成分，其中一种更密集和冷，决定了高频波的色散特性，第二种是一小群具有高度各向异性速度分布的高能电子，负责激发不稳定波。动态光谱和强度的受激电磁辐射的时间分辨率进行了研究。观测数据的解释是基于回旋脉泽范例，在这种情况下，非定常波-粒子相互作用过程的实验室模拟与地球磁层、行星和太阳日冕环中发生的类似过程有许多共同之处。
2017-02-20 physics.plasm-ph
Broad-band polarization-independent total absorption of electromagnetic waves by an overdense plasma
我们在实验和理论上都表明，表面等离子体激元（SPP）激发引起的过密等离子体对电磁波的与偏振无关的宽带吸收可以通过两个因素的结合来实现：非零入射角和二维圆形衍射光栅放置在等离子体边界前方适当选择的距离处。直接检测SPP已经实现了第一次使用嵌入在等离子体中的微型天线。
2010-08-20 physics.optics physics.plasm-ph
Ultrafast Kilowatt-Range Microwave Pulsing for Enhanced CO2 Conversion in Atmospheric-Pressure Plasmas
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）；University of Antwerp（安特卫普大学）
通过超快微波功率脉冲提升大气压等离子体中二氧化碳转化效率，研究千瓦级微波功率的可扩展性，对比两种反应器配置的转换和能量效率，发现 Surfaguide 型反应器在气体温度上表现更优。
2026-04-01 physics.plasm-ph
Boosting the NOx production in microwave air plasma: A synergy of chemistry and vibrational kinetics
本文通过准1.5维多温度模型研究80 mbar微波等离子体中NOx生成机制，揭示振动激发与化学动力学的协同作用及湍流对NO扩散和冷却的促进作用，为优化非热等离子体合成NOx提供新思路。
2025-07-03 physics.plasm-ph
Addendum to `Mapping electron dynamics in highly transient EUV photon-induced plasmas: a novel diagnostic approach using multi-mode microwave cavity resonance spectroscopy'
在最近的出版物（Beckers，J.，等，“Mapping electron dynamics in highly transient EUV photon-induced plasmas：a novel diagnostic approach using multi-mode microwave cavity resonance spectroscopy.物理学杂志D：应用物理52.3（2018）：034004。由于最近对极紫外光子诱导等离子体的余辉的另外的第三衰减状态的检测和研究，在稍后的文章中描述了（Platier，B.，等人的“在EUV诱导的氩等离子体中从双极到自由扩散的转变。“应用物理快报116.10（2020）。对于这种方法工作的最小数量的光子还有另外的原因。接近或低于这个阈值，我们解释说，诊断方法的响应时间是一个限制因素。此外，在脉冲内的光子的数量的第二个限制是正式涉及到高能量的自由电子的捕获。
2020-03-06 physics.plasm-ph
Spatio-temporal evolution of electric field inside a microwave discharge plasma during initial phase of ignition and its effect on power coupling
在微波放电离子源（MDIS）微波功率发射的初始阶段，等离子体和电场在等离子体体积中一起随时间演化。在这里的MDIS腔的时空演化模式的报告，突出了这些电场功率耦合过程中的作用。利用有限元法（FEM）计算了电场的演化和功率耦合过程。与PIC/MCC或混合流体不同，这里的FEM模型通过漂移扩散方法使用时间相关泊松求解器。在体积中存在等离子体梯度的情况下，产生双极电场，其与MW电场相互作用以形成合成的总电场，该总电场在该演化期间连续变化。结果表明，电子回旋共振（ECR）是主要的功率耦合机制，但随着等离子体的演化，随着时间的推移，从ECR到非ECR加热模式的转变。当密度超过发射微波频率（2.45 GHz）的临界密度时，电子回旋共振（UHR）加热、静电离子声波（ES）加热是过密等离子体条件下的重要加热机制。在相似的结构和工作环境下，用实验间接验证了模拟的热电子温度和等离子体密度随时间的演化。在低功率范围内，实验结果与模拟结果吻合得相当好。
2018-12-05 physics.plasm-ph
Microwave Diagnostics of Ultracold Neutral Plasma
提出了一种利用微波辐射诊断超冷中性等离子体的方法。计算了超冷中性等离子体的微波散射。得到了简单的计算公式，并指出当$ω\ggω_{pe0}$时，超冷中性等离子体的偶极辐射功率不依赖于密度分布$n_e(r)$和$ω$，而依赖于总电子数$N_e$。该方法提供了等离子体的$N_e$信息，并由此得到了等离子体的三体复合率，这在超冷中性等离子体的研究中是非常重要的。
2010-04-13 physics.atm-clus physics.plasm-ph
Design and Construction of a Microwave Plasma Ion Source
本论文是关于微波离子源的设计与制作。这些离子是在热而稠密的氢等离子体中通过微波感应产生的。等离子体通过使用频率为2.45 GHz、功率为700 W的微波源产生。所产生的微波以50 Hz的频率脉动。所设计和建造的微波系统在派热克斯等离子体室中产生氢等离子体。此外，设计并构造了离子提取单元，以便从所产生的氢等离子体中提取离子。实现了离子束引出，并测量了离子流。等离子体参数用双朗缪尔探针测量，离子电流用法拉第杯测量。通过使用所设计和构造的离子提取单元的尺寸来模拟所设计的离子提取单元，以便描绘出所提取的离子的轨迹。
2011-04-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radiation in equilibrium with plasma and plasma effects on cosmic microwave background
处于平衡状态的物体的辐射谱由普朗克定律给出。然而，在等离子体中，低于等离子体频率的波不能传播;因此，等离子体内部的平衡辐射必然不同于普朗克谱。我们用三种不同的方法导出了等离子体内部平衡辐射的谱。我们表明，虽然等离子体的影响不能现实地检测技术在不久的将来，有一些可量化的方式，等离子体影响宇宙微波背景（CMB）辐射。
2019-08-08 astro-ph.CO physics.plasm-ph
Mode transition ($α-γ$) and hysteresis in microwave-driven low-temperature plasmas
我们发现在微波驱动的低压氩等离子体中，在气体压力变化期间，在$α$和$γ$放电模式之间的过渡区域中存在滞后现象。这种滞后现象表现为模式转变的临界压力取决于压力变化的方向。作为推论，在相同的操作参数（压力、功率和气体成分）下，等离子体将获得不同的放电特性，这表明双稳定性或记忆效应的存在。从OH（A-X）线发射测量的转动和振动温度的分析表明，滞后主要是由于在$γ$ -模式中的快速气体加热导致比$α$ -模式更小的中性密度。当增加气体压力时，$γ$模式放电保持相对较高的温度和较低的中性密度，因此，它需要较高的操作压力以达到$α$模式。另一方面，在保持$α$ -模式的同时降低压力，由于$α$ -模式放电的相对较高的中性密度，到$α$-模式的转变发生在比前一种情况更低的压力下。这种解释是支持的事实，即滞后消失时，提出的等离子体性质相对于中性气体密度，而不是压力。
2022-03-01 physics.plasm-ph
Synthesis and Structural Analysis of Multilayered Graphene via Microwave Atmospheric Pressure Plasma
本研究利用微波大气压等离子体，以乙醇为原料在无催化剂等条件下合成多层石墨烯，经多种表征确认其结构与层数，同时发现存在缺陷和杂质，为后续优化石墨烯质量提供了基础。
2024-03-06 physics.plasm-ph
Microwave beam broadening due to turbulent plasma density fluctuations within the limit of the Born approximation and beyond
等离子体湍流，特别是边缘密度波动，在一定条件下可以显着加宽注入微波束的横截面。这对于依赖于微波功率的良好局部沉积的应用（如MHD不稳定性的控制）来说可能是严重的问题。在这里，我们调查这种增宽机制作为一个函数的波动水平，背景密度和传播长度在融合相关的情况下，使用两个数值代码，全波代码IPF-FDMC和新的波动动力学方程求解器WKBeam。后者使用统计方法处理波动的影响，基于散射问题的迭代解（玻恩近似）。全波模拟被用来基准这种方法。玻恩近似被证明是有效的，在一个大的参数范围内，包括ITER相关的情况。
2018-04-21 physics.plasm-ph
Counting the electrons in a multiphoton ionization by elastic scattering of microwaves
激光诱导等离子体已经发现了许多应用，包括等离子体辅助燃烧，燃烧诊断，激光诱导击穿光谱，光探测和测距技术（LIDAR），微波制导，可重构等离子体天线等。多光子电离（MPI）是高能激光与物质相互作用的基本第一步，是重要的理解等离子体形成的机制。自50多年前MPI被发现以来，人们曾多次尝试通过直接实验来确定这一过程的基本物理常数，即MPI的光电离率和截面，但直到今天还没有可靠的数据，文献中流传的数值往往达到2-3个数量级。这是由于无法对MPI产生的等离子体电子数进行绝对测量，这导致了不确定性，有时，该领域不同研究人员使用的MPI横截面值之间存在矛盾。在这里，我们报告的第一个直接测量的绝对等离子体电子数产生的MPI的空气，随后，我们精确地确定电离率和截面的八光子电离的氧分子由800 nm的光子$σ_8=(3.32{\pm}0.3)*10^{-130} W^{-8}m^{16}s^{-1}$。方法是基于绝对测量的电子数创建MPI使用弹性散射的微波等离子体体积在瑞利政权，并建立了一个通用的方法来直接测量和制表的MPI过程中的各种气体和光子能量的基本常数。
2017-10-10 physics.plasm-ph
Langmuir probe diagnostic studies of pulsed hydrogen plasmas in planar microwave reactors
朗缪尔探针技术已被用来研究时间和空间分辨的电子密度和电子温度的脉冲调制氢放电在两个不同的平面微波反应器（fmicrowave= 2.45 GHz，tpulse= 1 ms）。反应器是（i）驻波辐射开槽波导反应器和（ii）改进的行波辐射开槽波导反应器，它们在约350 cm ^2至500 cm ^2的面积上产生相对较大的等离子体。这些反应器类型的等离子体特性特别令人感兴趣，因为它们已用于基础研究和等离子体处理，例如用于表面处理和层沉积。在本研究中，反应器中的压力和微波功率分别在33和55 Pa和600和3600 W之间变化。在具有高电磁场的区域中，使用屏蔽的朗缪尔探针以避免探针特性的干扰。靠近反应器的微波窗口，电子密度和电子温度都表现出强烈的不均匀性。在驻波反应器的不均匀性被发现是空间调制的位置的槽。电子温度的最大值约为10 eV，电子密度在0.2 ~ 14*10^11 cm^-3之间变化。放电脉冲中的稳态电子温度在几十微秒内达到，而电子密度需要几百微秒才能达到稳态。取决于反应器，电子密度在脉冲开始后的80至200微秒之间达到最大值。
2002-06-13 physics.plasm-ph
Numerical and experimental investigations of a microwave interferometer for the negative ion source SPIDER
聚变堆负离子源运行时，引出栅附近的电子密度和共引出电子是一个关键问题。在等离子体膨胀区域中的过大的电子密度确实可以抑制负离子的产生并且在加速器中引入潜在有害的电子。在为SPIDER升级提出的一套等离子体和光束诊断中，正在探索在100 GHz的外差微波（MW）干涉仪作为测量等离子体提取区域中电子密度的可能性。在天基信息平台中应用这一技术的主要问题是探测微波束穿过源金属壁的可达性差，微波模块应位于真空容器外4米的长距离处。在一个全尺寸的几何形状的数值研究表明，通过等离子体源孔传输的功率是足够的微波模块的灵敏度。然后进行了该装置的实验原理验证。微波系统进行了测试，在一个实验性的全尺寸测试台模仿蜘蛛视口可访问性的限制，包括蜘蛛般的等离子体的存在。第一次测试的结果表明，尽管几何约束，在某些条件下，电子密度测量是可能的。主要问题来自于将单通信号从由mw波束反射产生的伪多径中解耦，这需要信号互相关分析。这些初步测试表明，尽管微波模块之间的距离为4米，并且存在金属壁，但当80毫米直径的端口可用时，等离子体密度测量是可能的。在这方面的贡献，我们讨论了数值模拟，初步的实验测试，并建议设计升级的干涉设置，以提高信号传输。
2023-02-28 physics.plasm-ph
Plasma losses from mirror trap, initiated by microwave radiation under electron cyclotron resonance conditions
本文研究了在镜磁阱中，频率为24 GHz，功率高达600 W的回旋管辐射维持的稳态ECR放电的等离子体。在气体击穿阈值附近的压力下，随着辐射功率的增加，观察到电子回旋放电的消光效应。当回旋共振截面接近磁塞时，对应于放电熄灭的功率阈值降低。这些实验结果证实了存在的粒子沉淀的效果，从陷阱作为一个结果的电子回旋共振与回旋辐射的相互作用。消光功率依赖于磁阱中ECR截面位置的实验标度对应于准线性扩散区中粒子沉淀理论基础上的估计结果。
2018-07-11 physics.plasm-ph
Control of fluctuations in ECR plasma by applying multipole magnetic fields
本文试图通过改变微波功率来控制电子回旋共振（ECR）等离子体中产生的涨落。结果表明，在真空室中引入笼后，在高微波功率区，涨落从湍流态转变为混沌态，而在低微波功率区，涨落从混沌态转变为周期态。这一结果表明，保持架的几何形状影响不稳定的状态。此外，它被发现，由小的永磁体创建的多尖磁场的叠加减少了不稳定性的混沌维数。当脉冲多极磁场也被添加到外部磁场时，波动被抑制。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Thomson and Collisional Regimes of In-Phase Coherent Microwave Scattering Off Gaseous Microplasmas
经典微等离子体中的电子总数可以通过弹性同相相干微波散射（CMS）进行非侵入性测量。在这里，我们建立了一个理论基础的CMS诊断技术，重点是汤姆逊和碰撞散射短，薄的非磁化等离子体介质。诊断的实验验证随后进行通过线性偏振，可变频率的微波散射激光诱导的空气为基础的微等离子体与不同的电离和碰撞功能。也就是说，进行的研究包括验证短偶极子样辐射行为，等离子体体积成像通过增强电荷耦合器件（ICCD）摄影，和测量的相对相位，总散射截面，和总电子数$N_e$在所产生的等离子体丝绝对校准后，使用介电散射样品。该论文的研究结果表明，理想的诊断在汤姆森“自由电子”制度-其中详细的等离子体和碰撞性质的知识（这往往是难以准确地表征由于不均匀性，局部温度和密度的潜在影响，目前的物种，等等）是不必要的提取$N_e$从散射信号。
2021-09-22 physics.plasm-ph
High-Power Tunable Laser Driven THz Generation in Corrugated Plasma Waveguides
研究了超短激光脉冲与微型波纹等离子体波导模相互作用激发太赫兹辐射的问题。轴向波纹波导支持具有适当偏振和亚光速相速度的电磁（EM）模式，其可以与与激光脉冲相关联的有质动力势相匹配，使得显著的THz产生成为可能。这个过程是通过全格式的粒子在细胞（PIC）模拟研究，第一次，模拟等离子体的非线性动力学和激光脉冲的自洽演化的情况下，激光脉冲能量完全耗尽。据发现，所产生的太赫兹的特征在于从通道的横向发射，与光谱，可以是窄的或宽的，这取决于激光强度。一个范围内的现实的激光脉冲和等离子体参数被认为是与最大限度地提高转换效率的光能量到太赫兹辐射的目标。作为示例，具有15 $μm$的光斑尺寸和15 $fs$的持续时间的固定驱动脉冲（0.55 J）在具有$1.4\times10^{18} cm^{-3}$的轴上平均密度的1.5 cm波纹等离子体波导中产生37.8 mJ的THz辐射。
2017-02-20 physics.plasm-ph
Extreme-ultraviolet light source for lithography based on an expanding jet of dense xenon plasma supported by microwaves
本文讨论了一种基于多电荷氙等离子体膨胀射流中非平衡微波放电的极紫外点状光源的概念。计算了微波辐射到EUV光的转换效率，并考虑了物理约束和未来设备的机会。特别注意捕获的自发线辐射内的辐射等离子体斑点，显着影响EUV光源的效率。
2018-10-01 physics.app-ph physics.plasm-ph
Flow-thermochemistry coupling governs pressure-dependent CO$_2$ conversion in vortex-stabilized microwave plasma reactors: Insights from three-dimensional CFD modeling
Dutch Institute for Fundamental Energy Research（荷兰基础能源研究所）
本研究开发三维CFD模型揭示涡旋稳定微波等离子体反应器中流-热化学耦合机制，明确CO₂转化的非单调压力依赖规律，解释不同压力下CO₂解离与CO复合的竞争及CO损失的关键作用。
2026-08-14 physics.plasm-ph
Prospects for a dominantly microwave-diagnosed magnetically confined fusion reactor
与目前的实验相比，托卡马克和仿星器反应堆将承受更高的热负荷、溅射、侵蚀和随后的涂层、氚滞留、更高的中子通量和一些辐射效应。此外，中性束在托卡马克反应堆中的穿透将仅限于等离子体边缘。因此，对今天等离子体的几种光学、基于束的和磁诊断可能不适用于明天的反应堆，但目前的讨论表明，反应堆可以在很大程度上依赖于微波诊断，包括基于模式转换和集体汤姆森散射的技术。
2017-01-11 physics.plasm-ph
Plasma Confinement State Classification via FPP Relevant Microwave Diagnostics
本文提出一种仅用ECE信号的简约机器学习方法，通过径向基函数特征提取和梯度提升分类器，在聚变发电厂中实现L模与H模约束状态的高准确率分类（平均96%），验证了受限诊断下实现稳健控制的可行性。
2025-10-15 physics.plasm-ph
Enhancement of CO2 conversion by counterflow gas quenching of the post-discharge region in microwave plasma sustained by gyrotron radiation
本文研究在回旋管微波等离子体中通过逆向气流冷却放电后区提升CO2转化效率，实验证明该方法可使转化率提高三倍，并验证了利用反应器自身冷却混合气作为淬灭气体以避免产物稀释的可行性。
2023-12-01 physics.plasm-ph
Sheath electron heating in surface wave discharges driven at microwave frequencies
本文通过全电磁粒子模拟/蒙特卡罗模拟，证明微波频率表面波放电中电子加热主要由运动鞘层相互作用主导，而非等离子体共振，并产生高能电子束。
2025-06-04 physics.plasm-ph
Whistler wave plasma production in CHS
在低环向磁场强度的稳态运行中，在频率f/fci >1的哨声波范围内产生射频等离子体，其中f和fci分别为射频和离子回旋频率。在9 MHz时，最大功率为170 kW，脉宽为10毫秒。在<ne>磁轴B= 100 G ~1.5kG的环形磁场强度范围内，产生了线平均密度高达2 × 10 ^18 m-3（He等离子体）的等离子体，在等离子体外围测得的电子温度约为20 eV。在等离子体外围测量的波磁场强度表明了哨声波的环形本征模的证据。当B<600 G时，外加2.45GHz（> 200 msec）长脉冲微波加热维持等离子体，而微波本身不能点燃等离子体。
2004-10-25 physics.plasm-ph
Sterilization of Bacteria with Low-Pressure Low-Temperature Plasma Discharge
本研究探讨了利用微波放电产生的低压氧等离子体杀灭细菌孢子的有效性，发现1000 W微波功率下培养皿直接暴露5分钟（嗜热脂肪芽孢杆菌）或1分钟（枯草芽孢杆菌）即可有效灭菌，为热敏感医疗器械提供了一种安全高效的替代灭菌技术。
2024-06-26 physics.plasm-ph
Highly efficient laser-driven Compton gamma-ray source
高强度激光器的发展使得全光康普顿散射成为在超紧凑系统中产生超短亮$γ$射线的一种很有前途的方法。然而，迄今为止实现的康普顿$γ$射线源受到低转换效率（低于$10^{-5}$）和光谱强度（$\sim10^{4}$ ${\rm photons/0.1\%BW}$）的严重限制。在这里，我们提出了一个高效的伽玛光子发射器，通过照射高强度的激光脉冲上的微型等离子体装置组成的等离子体透镜和等离子体镜。该概念利用了等离子体透镜中的强时空激光成形过程和高电荷电子加速过程，以及等离子体镜所实现的高效非线性康普顿散射过程。我们的粒子模拟表明，在这种新的计划，辉煌的$γ$ -射线具有非常高的转换效率（高于$10^{-2}$）和光谱强度（$\sim10^{9}$ ${\rm photons/0.1\%BW}$）可以通过采用目前可用的拍瓦级激光器与强度的$10^{21}$ ${\rm W/cm^2}$。这种有效和强烈的$γ$射线源将在广泛的领域中得到应用。
2018-07-08 physics.plasm-ph
