Experimental study of a planar atmospheric-pressure plasma operating in the microplasma regime
在平行板配置的非热射频大气压微等离子体的电气特性表明，减少到亚毫米范围内的电极间隙增加电流和功率密度在降低的电压相比，类似的等离子体在较大的电极间隙，没有间隙的依赖性。计算鞘层厚度和电场在鞘层和在散装证明依赖于电极间隙，因为它是减少到亚毫米政权，表示一个独特的制度的操作。
2010-03-13 physics.plasm-ph
Simple Scalings for Various Regimes of Electron Acceleration in Surface Plasma Waves
通过考虑测试电子与表面波高频电磁场的相互作用，研究了表面等离子体波倏逝场中不同的电子加速机制。研究了非相对论性和相对论性极限。简单的缩放被发现证明的可能性，以实现一个有效的转换的表面波场能量到电子动能。这种电子加速机制可以提供具有明确定义的能量的相对论电子的高频脉冲源。在相对论极限下，最具能量的电子是在表面波的电磁区获得的。在这种情况下，粒子被加速到大于波相速度的速度，主要是在平行于等离子体-真空界面的方向上。
2015-06-28 physics.plasm-ph
A non-linear theory for the bubble regime of plasma wake fields in tailored plasma channels
我们介绍了第一个完整的解析气泡和吹出模型的径向非均匀等离子体在准静态近似。对于这两种情况，我们计算了加速场和聚焦场。在我们的模型中，我们还假设了一个薄的电子层，周围的尾场和计算的字段配置内。我们的理论适用于任意的径向密度分布，并减少到已知的模型中的均匀等离子体的限制。根据先前对具有用于气泡状态中的激光驱动电子加速的平滑边界的中空等离子体通道的研究，我们知道煎饼状激光脉冲导致最高的电子能量[Pukhov等人，PRL 113，245003（2014）]。如图所示，气泡场可以通过改变深通道内的等离子体密度分布来调节，以平衡激光耗尽和退相长度。现在我们来说明为什么通道真空部分的径向场会散焦。
2015-10-30 physics.plasm-ph
Stimulated Raman scattering in the relativistic regime in near-critical plasmas
高强度短激光脉冲与近临界等离子体的相互作用允许实现极高的耦合效率并将激光能量转移到高能离子。一维粒子在细胞（PIC）模拟被认为是详细的过程中所涉及的能量转移。数值结果与理论的对抗突出了受激拉曼散射过程中发挥的关键作用，在相对论制度。1 ps激光脉冲（I $\sim$ 6.10 $^{18}$ W.cm $^2$）与亚临界（0.5 $n_c$）均匀等离子体的相互作用导致非常高的等离子体吸收，达到激光脉冲能量的68%。这允许均匀的电子加热所有沿等离子体和有效的离子加速在等离子体边缘和空腔。
2016-10-05 physics.plasm-ph
Bubble regime of plasma wakefield in 2D and 3D geometries
考虑到二维粒子模拟方法的广泛应用，本文建立了横向非均匀等离子体中强非线性（气泡）区域的二维等离子体尾流场模型。得到了二维几何条件下气泡边界的微分方程，并导出了其解析解。二维粒子模拟被用来确认我们的模型的有效性。将结果与真实3D几何体中的气泡进行比较。对于均匀等离子体，结果表明，二维气泡被拉长，并具有更强的聚焦力，而加速场的结构保持完全不变。提出了一种在真实的三维几何图形中生成准二维气泡的方法。
2018-07-05 physics.plasm-ph
Extension of a Reduced Entropic Model of Electron Transport to Magnetized Nonlocal Regimes of High-Energy-Density Plasmas
激光产生的高能量密度等离子体中可能含有影响能量输运的强磁场，这种强磁场可能是非局域的。描述磁化非局域输运的模型在形式上是复杂的，并且基于许多近似。本文提出了一种更直接的方法来描述的电子输运在这一制度的基础上，一个约化熵模型的扩展。计算的磁化热通量与已知的渐近极限进行了比较，并应用于磁化非局域等离子体热化的研究。
2017-06-13 physics.plasm-ph
Formation of Transient High-$β$ Plasmas in a Magnetized, Weakly Collisional Regime
我们目前的实验数据提供的证据，形成瞬态（$\sim 20~μ$ s）等离子体，同时弱磁化（即，霍尔磁化参数$ωτ> 1$）并由热压支配（即，热压力与磁压力之比$β> 1$）。粒子碰撞平均自由程是整个系统尺寸的一个可观的分数。这些等离子体是通过磁化同轴枪发射的两个等离子体迎面合并而形成的。电子枪电流$I_{gun}$与外加磁通量$ψ_{gun}$之比$λ_{gun}=μ_0 I_{gun}/ψ_{gun}$是探索$β$和$ωτ$参数空间的实验旋钮。这些实验是在威斯康星州等离子体物理实验室的大红球上进行的。这种等离子体的瞬时形成可能为弱碰撞、磁化、高$β$等离子体物理的实验室研究开辟新的领域;与天体物理物体和现象有关的过程;以及用于磁惯性聚变的新型磁化等离子体靶。
2020-10-09 physics.plasm-ph
A critique of recent theories of spin half quantum plasmas
在这封信中，某些基本的物理学问题有关的所谓的“自旋量子等离子体”的最新理论进行审查。结果表明，这些理论的推导和某些结果与量子力学的基本原理相矛盾，特别是在费米子和自旋的处理上。所提出的分析表明，上述理论不适用于在所述密度下的任何温度范围，并且无法做出任何实验上可访问和可检验的预测。
2013-06-07 cond-mat.other physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Diffusion regime of electron-electron collisions in weakly ionized plasmas
我们考虑弱电离等离子体中频繁的弹性散射的中性电子改变个人的行为和电子-电子碰撞的速度显着。在这种情况下，电子热化的动力学与完全电离等离子体中的动力学非常不同。碰撞的电子由于在中性粒子上的快速散射而扩散。我们演示了如何适当考虑这种扩散使人们能够估计的特征时间的电子热化。我们还提出了一个严格的推导动力学方程的电子使用Bogolyubov方法的基础上刘维尔方程的多粒子分布函数。
2020-11-23 physics.plasm-ph
Mitigation of the onset of hosing in the linear regime through plasma frequency detuning
软管不稳定性对基于等离子体的加速器概念构成了可行性风险。我们表明，增长率的光束软管在线性制度（这是相关的概念，使用一个长的驱动程序）是一个函数的质心扰动波长。我们演示了如何使用此属性来阻尼质心振荡失谐的等离子体响应足够早的不稳定性的发展。我们还发展了一个新的理论模型的早期演变的软管。这些发现对不稳定性增长率的总体控制具有启示意义。
2023-03-20 physics.plasm-ph
Key parameters for surface plasma wave excitation in the ultra-high intensity regime
超短脉冲高功率激光器可以产生极高的光强（$\ge 10^{20}$ W/cm $^2$和$\leq 30 f$ s），在过密等离子体表面产生大振幅的表面等离子体波（SPW）。由此产生的高能电子的电流有很大的兴趣的应用，潜在的缩放与激光振幅，提供的激光等离子体转移到加速粒子介导的SPW仍然是有效的超高强度。通过Particle-in-Cell模拟，我们确定了SPW激发的最佳条件，并显示了最佳表面等离子体波激发角和激光入射角之间的强相关性，优化了沿等离子体表面的电子加速。我们还讨论了如何调整等离子体密度和等离子体表面形状，以推动更高的激光强度的限制表面等离子体波激发。我们的研究结果为即将到来的多拍瓦激光系统的新实验开辟了道路。
2021-08-13 physics.plasm-ph
Generalized Similarity Theory for Plasmas
Tsinghua University（清华大学）
该研究基于玻尔兹曼方程与麦克斯韦方程组的标度变换建立等离子体广义相似性理论，并通过多种模拟验证其预测，揭示了等离子体的尺度不变性。
2026-09-09 physics.plasm-ph
Quantum kinetic theories in degenerate plasmas
在这篇综述中，我们给出了最近的工作的概述量子动力学理论的等离子体。我们特别关注电子完全简并的情况。对于这样的系统，使用分布函数的扰动方法可能是有问题的。相反，我们提出了一个模型，认为费米面的动力学。该模型的优点是，即使分布函数的值可以很大的扰动以外的平衡费米面，费米面的变形是很小的非常大的振幅。接下来，我们调查的短尺度动力学的维格纳-Moyal方程取代弗拉索夫方程。特别是，我们研究了波粒相互作用，并推导出新型的波阻尼可以发生由于同时吸收（或发射）的多个波量子。最后，我们考虑量子动力学形式中的交换效应，以找到比使用密度泛函理论的交换势更准确的模型。我们推导出朗缪尔和离子声波的色散关系的交换修正。与基于密度泛函理论推导的交换势的结果比较，发现后者对朗缪尔波有相当的准确性，但对离子声波则不准确。
2017-11-11 physics.plasm-ph
Study of plasma heating in ohmically and auxiliary heated regimes in spherical tokamak Globus-M
利用12通道中性粒子分析仪（NPA）ACORD-12研究了球形托卡马克Globus-M（长径0.36 m，短径0.24 m，环面纵横比1.5，轴向环形磁场0.4 T，等离子体电流0.3 MA）等离子体核心的离子温度行为。实验在欧姆制度，以及在制度与离子回旋共振加热（ICRH）在氘体等离子体和中性束注入（NBI）中的氢少数的基波附近。总厂用电量超过0.8-1兆瓦。NPA提供了氘和氢能谱的同时测量以及两种同位素的百分比。在等离子体电流为0.08- 0.3MA、等离子体平均密度为（1-7）× 10 ~（19）m ~（-3）、等离子体垂直延伸率和等离子体三角形度不同的范围内，研究了离子温度。将实验数据与数值模拟结果进行了比较。我们采用了一个简单的一维模型描述的离子能量平衡，通过使用新古典输运系数。还考虑到汇兑损失。实验测得的离子温度对等离子体电流和等离子体密度的依赖性不同于Artsimovich标度律的预测，以及描述的离子加热的情况下，在传统的托卡马克的新古典平台制度，即使在一个相对较低的温度在欧姆等离子体。特别是强烈的，几乎线性的等离子体电流温度依赖性被揭示。这表明在低纵横比的离子能量平衡中，被捕获的粒子起着主导作用。文中还给出了在欧姆加热和辅助加热条件下由磁测量得到的能量约束时间的估计。
2004-10-20 physics.plasm-ph
Generalized plasmon-pole approximation for the dielectric function of a multicomponent plasma
本文综述了两种目前可用的量子粒子通过库仑力相互作用的等离子体介电函数的解析模型，即随机相位近似（RPA）和标准（简单）等离子体极近似（SPPA）。结果表明，这些模型描述不同的非重叠等离子体制度。RPA描述了一种弱耦合等离子体，其动力学是短波长处的独立粒子模式和长波长处的集体等离子体模式的混合物。SPPA描述了一个在所有波长处由集体共振主导的系统。一个新的多组分等离子体模型，广义等离子体激元极近似（GPPA），制定和示出的等离子体制度，包括RPA和SPPA所描述的范围内提供一个描述。因此，以及提供一个很好的代表性的RPA，在量子和经典，制度，这个新的模型还提供了一个有前途的基础，为非理想的量子等离子体，这是等离子体的制度显着更强的耦合比RPA解决。
2015-08-23 physics.plasm-ph
Beam loading in the nonlinear regime of plasma-based acceleration
本文提出了一种将负电荷加载到非线性三维等离子体尾流场中的理论。在这种情况下，激光或电子束吹出等离子体电子，并创建一个近似球形的离子通道，这是修改的存在下的束负载。的字段和离子通道的形状的解析解的推导。结果表明，可以实现非常高的束流加载效率，而聚束的能量扩展是守恒的。理论结果与粒子在细胞程序OSIRIS。
2008-09-01 physics.plasm-ph
Parametrization of pair correlation function and static structure factor of the one component plasma across coupling regimes
本文给出了库仑单组分等离子体从弱耦合区到强耦合区的对关联函数和静态结构因子的参数化。最近的实验强烈地表明，OCP模型可以扮演一个温暖的稠密物质的参考系的角色。例如，它可以提供解释X射线汤姆逊散射测量所必需的离子静态结构因子。我们说明这与最近测量的X-射线衍射光谱的解释，使用贝叶斯方法，需要许多静态结构因子的评估，自动校准的参数。对于强耦合尘埃等离子体，库仑OCP对关联函数的建议参数化可以与汤川之一，包括屏蔽。最后讨论了Yukawa系统静态结构参数化的前景。
2016-06-15 physics.plasm-ph
Field-Induced Degeneracy Regimes in Quantum Plasmas
结果表明，在电子轨道被量子化的简并磁化费米-狄拉克等离子体中，存在着不同的量子流体力学极限，其中非线性密度波表现出不同的行为。简并电子间的库仑相互作用对静电非线性波动力学的影响在基态朗道量子化或所谓的量子极限（$l=0$）下比在经典极限（$l=\infty$）下更为显著。在经典极限等离子体中，有效电子量子势与数密度和简并压力不同，与外加磁场无关，而在量子极限等离子体中，有效电子量子势强烈依赖于磁场强度.目前的研究结果在任意高磁化天体物理和实验室致密等离子体中的波动动力学研究中同样重要。
2012-08-25 physics.plasm-ph
Transverse Dynamics and Energy Tuning of Fast Electrons Generated in Sub-Relativistic Intensity Laser Pulse Interaction with Plasmas
实验研究了亚相对论强度激光等离子体相互作用中准单能电子束的产生机制。观察到的电子加速制度展开与二维粒子在细胞模拟的激光尾波场产生的自调制制度。
2006-05-20 physics.plasm-ph
Anomalously Hot Electrons due to Rescatter of Stimulated Raman Scattering in the Kinetic Regime
利用粒子模拟方法，研究了在后向散射波数乘以德拜长度（kλ D）大于0.3的动力学体系中，受激喇曼散射和再散射激发的电子等离子体波产生热电子的过程。我们发现，在国家点火装置（NIF）的实验可能相关的激光和等离子体条件下，可以通过相互作用产生的等离子体波的离散谱的SRS（后向和前向散射），rescatter，和的rescatter产生的等离子体波的朗缪尔衰变的能量极大的电子。当电子传播到等离子体波中时，它们的能量自举，相速度逐渐变高。
2012-10-03 physics.plasm-ph
Determination of hybrid and direct laser acceleration dominated regimes in a 55fs laser driven plasma accelerator with ionization induced injection
利用55fs激光驱动等离子体加速器，研究了不同加速机制（直接激光加速（DLA）和尾流场）对等离子体加速的影响。在较低的电子密度，电子加速可以主要归因于DLA电离诱导注入。随着密度的增加，尾流场的作用越来越大，导致混合制度，并在密度高于自注入阈值，实验观察到的DLA和尾流场的贡献是可比的。在纯氮靶的情况下也观察到了主导DLA机制。使用EPOCH代码进行的2D PIC模拟证实了上述情况，并且还显示了表面波的产生，被认为是DLA预加速的潜在机制。
2019-08-08 physics.plasm-ph
Using dimensionality reduction and clustering techniques to classify space plasma regimes
无碰撞空间等离子体环境的典型特征是不同的粒子群。虽然它们的速度分布函数的矩有助于区分不同的等离子体状态，但分布函数本身提供了关于等离子体状态的更全面的信息，特别是在分布函数包括非热效应时。然而，与矩不同，分布函数不容易用少量参数来表征，这使得它们的分类更难以实现。为了进行这种分类，我们建议通过应用降维和聚类方法来区分不同的等离子体区域的电子分布在俯仰角和能量空间。我们利用四个独立的算法来实现我们的血浆分类：自动编码器，主成分分析，均值漂移和凝聚聚类。我们测试我们的分类算法，通过应用我们的计划，从测量地球的磁尾的EQUITER-PEACE仪器的数据。传统上，人们认为地球的磁尾被分成三个不同的区域（等离子体片、等离子体片边界层和叶瓣），这主要是由它们的等离子体特性定义的。从ECLAT数据库与等离子体参数的基础上相关联的分类，我们确定了8个不同的组的分布，这是依赖于显着更复杂的等离子体和场动力学。通过比较的平均分布，以及等离子体和磁场参数为每个区域，我们涉及到不同的等离子体片人口的几个群体，其余的我们归因于等离子体片边界层和叶。我们发现每个分类区域与ECLAT结果之间存在明显区别。
2020-10-21 physics.plasm-ph
A critique of recent semi-classical spin-half quantum plasma theories
某些最近的半经典自旋半量子等离子体理论的内部一致性，物理适用性和相关的融合，天体物理和凝聚态等离子体检查。它表明，在这些理论的推导和得到的一些结果是内部不一致的，并违背了量子力学和统计力学的既定原则，特别是在他们的治疗费米子和自旋。声称大的半经典效应的自旋磁矩，可以主导等离子体动力学被发现是无效的，无论是单粒子和集体。高温下拉莫尔矩占主导地位，而低温下由于泡利阻塞，自旋矩取消。从各种等离子体的显式的数值估计提供证明，自旋效应确实比许多被忽视的经典效应小得多。所作的分析表明，上述“自旋量子流体力学”理论与传统的实验室或天体物理学等离子体无关。
2014-09-01 cond-mat.other physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Relativistic Laser-Plasma Interactions in the Quantum Regime
本文研究了相对论强激光与等离子体在量子态下的非线性相互作用。电子的集体行为由Klein-Gordon方程模拟，该方程通过Maxwell和Poisson方程与电磁波非线性耦合。这使我们能够研究任意大振幅电磁波与量子等离子体之间的非线性相互作用。我们已经使用我们的非线性方程组的理论研究的参数不稳定性，包括受激拉曼散射和调制不稳定性。本文还导出了准稳态电磁波包的传播模型，表明了量子等离子体中存在局域孤立子结构的可能性。数值模拟表明电子的崩溃和加速的非线性阶段的调制不稳定性，以及尾场加速的电子相对论速度的可能性，短激光脉冲在纳米尺度。该研究对于研究强X射线激光与固体密度等离子体的非线性相互作用具有重要意义，其中量子效应是重要的。
2010-11-26 physics.plasm-ph
Numerical investigation into the effects of non-equilibrium plasma discharge on two-stage ignition and LTC of DME/O2/Ar Mixtures
在平面对平面的几何结构中，在76 Torr的减压下，纳秒脉冲非平衡等离子体放电对DME/O2/Ar混合物的点火特性和低温化学或LTC的影响进行了数值研究。通过一个高保真的一维多时间尺度等离子体放电模型，对二甲醚在不同温度区的两阶段点火过程进行了详细的数值研究。设定两个不同的初始温度进行比较：550 K，负温度系数区域，LTC起主导作用; 800 K，中间温度区域，LTC通常不起重要作用。结果表明，在NTC区，非平衡等离子体放电的总点火延迟时间提高了15倍，第一阶段点火的显着改善约250倍。在中温区，等离子体的加入重新激活了两阶段点火特性，总点火延迟缩短了约75倍。这一观察结果表明，在中温区，等离子体放电不仅可以增强DME的点火特性，但也改变了反应途径的反应LTC反应途径，因此，两阶段点火行为再次发生。进一步的研究表明，等离子体增强点火和LTC在中温区是非线性的。当系统的累积能量增加时，非平衡等离子体放电的增强作用达到极限。考虑到热释放的总量，优化的电压脉冲数似乎在35-40的范围内，以提供对总点火延迟时间的最有效的增强。
2018-03-19 physics.plasm-ph
Structural transition of vortices to nonlinear regimes in a dusty plasma
本文建立了一个二维动力学模型，分析了处于动力学平衡的方位对称环形系统中的驱动耗散尘埃云的稳态，该系统与背景无界流动等离子体处于动力学平衡。其数值解不仅证实了在线性极限下驱动粉尘涡流的解析结构，而且还显示了粉尘涡流如何受到流动本身的非线性对流的强烈影响。在线性到非线性过渡区$0.001\le {\rm Re} < 50$内研究了各种系统参数，包括外部驱动场和雷诺数（Re）的影响。与各种相关的实验观察一致，在线性区域中围绕中心对称的流动结构开始在非线性区域中变得不对称。尘埃流的平衡结构在非线性区主要受运动粘滞、离子拖曳和中性碰撞等耗散尺度的影响，而在线性区主要受外部驱动场和约束边界的控制.
2018-06-25 physics.plasm-ph
Accurate Determination of the Shear Viscosity of the One-Component Plasma
利用平衡态分子动力学模拟和Green-Kubo关系式计算了单组分等离子体的剪切粘滞系数，得到了前所未有的精度。数值和统计的不确定性及其缓解，以提高精度进行了分析。在弱耦合区，我们的结果与Landau-Spitzer预言一致。在中等和强耦合制度，我们的结果被发现在很好的协议与最近获得的结果Yukawa单组分等离子体使用非平衡分子动力学。提供了一个实用的公式，用于评估跨耦合制度的粘度系数，从弱耦合制度凝固阈值。结果被用来测试在文献中发现的粘度系数的理论预测。
2014-07-15 physics.plasm-ph
Dim and bright void regimes in capacitively-coupled RF complex plasmas
我们的实验表明，在电容耦合RF复杂等离子体中的空隙可以存在于两个定性不同的制度。“明亮”的空隙的特征在于与空隙相关的明亮等离子体发射，而“暗淡”的空隙不具有可检测的发射特征。从昏暗到明亮的制度的转变发生与放电功率的增加，并具有不连续的字符。不连续性表现为在空隙尺寸功率依赖性的扭结。我们重现明亮的空隙（机械稳定，由于离子阻力和静电力的平衡）由一个简化的时间平均的一维流体模型。为了重现暗淡的空隙，我们人为地将径向离子扩散包括到离子的连续性方程中，这允许由于非常弱的静电力而机械地稳定空隙边界。空隙边界处的电场发生得如此之小，以至于根据实验观察，它不会引起与空隙相关的发射特征。
2020-10-25 physics.plasm-ph
A hydrodynamic model of Alfvenic waves and fast magneto-sound in the relativistically hot plasmas at propagation parallel to the magnetic field
研究了相对论热等离子体中的阿尔文波和快磁声。本研究基于一个新的等离子体流体力学模型，该模型包含四个物质场方程：浓度场和速度场\emph{and}、平均反向相对论$γ$函子和反向相对论$γ$函子的通量。发现了三种不同的阿尔文波谱行为的温度区，对于快磁声，得到了四种不同的温度区。所有这些制度显示相当大的变化，从非相对论性制度。解析地得到了平行于外磁场传播的电磁横波的色散方程。数值分析了它们的小频率解。
2021-08-28 physics.plasm-ph
Terahertz radiation generated by shell electrons in the bubble regime via the interaction between an intense laser and underdense plasma
高强度激光垂直入射到低密度等离子体上可以产生向后的太赫兹辐射。结果表明，太赫兹辐射是由沿气泡壳层运动的电子产生的。这些壳层电子具有相似的动力学轨迹，并向真空发射反向辐射。这一方案已被证明通过电子动力学计算，以及通过使用离子球模型。此外，气泡的形状被发现影响辐射频率，该方案可以实现在均匀和上升斜坡密度梯度等离子体目标。太赫兹辐射可用于诊断强激光与等离子体相互作用中的电子泡形状。所有的结果都是通过2.5维粒子在细胞模拟。
2019-01-14 physics.plasm-ph
Unraveling the different regimes arisen during plasma ammonia synthesis on mesoporous silica SBA-15 through plasma diagnostics
在这里，我们证明了介孔二氧化硅SBA-15和SBA-15-Ag浸渍等离子体氨合成过程中的性能取决于等离子体条件。在高功率下，不含Ag的介孔二氧化硅SBA-15产生在我们的实验中观察到的最大量的氨，但是添加Ag在较低功率下提供了较小的益处。使用N2、N2+和NH分子带和Hα线的光学发射光谱分析等离子体条件。对SBA-15的光发射谱，特别是Ha线和N2分子谱带数据的分析表明，SBA-15具有更高的电子密度和更高的N2振动温度。相对于中性N2，更强的N2+发射为SBA-15填充床反应器中更高的电子密度提供了额外的证据。Ag的加入导致原子氢的浓度较低。其中Ag充当氢汇，促进与氮的表面反应。光谱中NH的存在可指示SBA-15反应器中较高的H浓度。从材料的角度来看，SBA-15是一种更耐用的催化剂，由于金属在结构中时没有产生局部加热，因此在等离子体暴露后具有值得称赞的表面积保持率。
2022-01-27 physics.plasm-ph
Regimes of magnetic reconnection in colliding laser-produced magnetized plasma bubbles
利用粒子模拟方法，对最近的磁化激光等离子体碰撞实验中的驱动磁重联进行了多参数研究。通过改变背景等离子体密度、等离子体电阻率和等离子体气泡的几何形状，二维模拟显示了丰富多样的重联行为，并显示了磁重联与系统整体流体动力学演化之间的耦合。我们考虑两个径向膨胀的气泡之间的碰撞，其中重联是种子预先存在的X点，和两个流之间的碰撞在准一维几何形状与最初的反平行领域的重联必须启动撕裂不稳定性。在这两种几何形状中，在低碰撞性和低背景密度的基线情况下，电流片被强烈压缩到离子趋肤深度尺度以下，并且快速，多等离子体团重连结果。增加等离子体的电阻率，我们观察到碰撞减慢的重联和稳定的等离子体团不稳定的Lundquist数小于约$S \sim 10^3$。其次，增加背景等离子体密度修改了等离子体的可压缩性，并且还可以通过防止电流片变薄到离子趋肤深度的尺度来减慢或甚至防止重连，即使在完全无碰撞的情况下。这些结果的影响，了解最近和未来的实验，这些实验的质子射线照相诊断过程中的签名进行了讨论。
2018-06-13 physics.plasm-ph
Stellarator bootstrap current and plasma flow velocity at low collisionality
计算了低碰撞仿星器等离子体的自举电流和流速。只要有可能，分析是在一个统一的方式在所有的低碰撞制度一般仿星器的几何形状，假设只有约束是足够好的等离子体近似在局部热力学平衡。它被发现，传统的表达式的离子流速度和自举电流在低碰撞限制是准确的，只有在$1/ν$ -碰撞制度，并需要修改在$\sqrtν$ -制度。由于有限的碰撞性的校正也进行了讨论，并发现规模为$ν^{2/5}$。
2017-03-09 physics.plasm-ph
Nonlinear regime of the mode-coupling instability in 2D plasma crystals
研究了单层等离子体晶体中模式耦合不稳定性（MCI）的线性区和非线性区之间的转变。模式耦合在晶体的中心被触发，并形成穿过晶体的熔化前沿。在非线性阶段，模式耦合导致粒子运动同步，粒子的动力学温度呈指数增长。在晶体结构熔化后，颗粒的平均动能继续进一步增长，防止熔化相的再结晶。这种效应在采用简单的点状尾流模型的模拟中无法再现。这表明，在MCI的非线性阶段的加热机制是迄今为止没有考虑的工作。
2014-02-24 physics.plasm-ph
A Parametric Study of Extended-MHD Drift Tearing
线性漂移撕裂模式分析了不同制度的等离子体$β$，离子趋肤深度参数空间与未约化，扩展MHD模型。在中等等离子体$β$和以前的漂移撕裂的结果被归类为适用于小等离子体$β$新的色散关系。在该制度中的模式的漂移稳定性从不存在/弱变化到完成。由于抗磁漂移频率与等离子体$β$成正比，因此在小等离子体- $β$体系中使用未简化的扩展MHD模型进行验证是不切实际的。在中等等离子体- $β$区域中的新色散关系被用来验证NIMROD程序[C. R. Sovinec等人，J. Comput. 195，355（2004）]。在边界层趋肤深度较小的情况下，讨论了一阶有限Larmour半径模型的有效性。
2014-07-15 physics.plasm-ph
Turbulent Nature of the Quasicontinuous Exhaust Regime for Fusion Plasmas
Max Planck Institute for Plasma Physics（马普等离子体物理研究所）
研究揭示了等离子体融合准连续排气态中湍流机制，通过全球两流体湍流模拟展示了如何在高约束性等离子体与高效热排气之间取得平衡，首次原理结果为未来聚变反应堆的 extrapolations 提供了坚实的物理基础。
2026-06-04 physics.plasm-ph
New regime of plasma wake field acceleration in the extreme blowout regime
采用三维粒子模拟方法研究了质子驱动等离子体尾流场加速问题，即利用高能质子束团驱动等离子体尾流场加速电子束。发现了一种新的参数区域，其产生的基本恒定的电场比AWAKE设计的电场大三个数量级，即$2 \times 10^{3}$ GV/m的数量级。这是实现在极端井喷制度，当驱动质子束的数密度超过等离子体电子数密度100倍。
2018-11-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Beatwave Excitation of Plasma Waves Based on Relativistic Bi-Stability
考虑了等离子体波激发的非线性拍波机制。两个拍波驱动器被认为是：强度调制的激光脉冲和密度调制（微聚束）电子束。结果表明，即使拍波频率与电子等离子体频率失谐，拍波长脉冲也能在尾流中激发出强等离子体波。如果拍波振幅超过解析计算的阈值，则尾流是由非线性等离子体波的动态双稳态引起的。在微聚束驱动的等离子体尾场加速器的背景下，这种激发制度可以应用于开发飞秒电子注入器。
2004-04-27 physics.plasm-ph
Structural, thermodynamic, and transport properties of CH$_2$ plasma in the two-temperature regime
本文计算了CH $_2$等离子体在双温区的径向分布函数、比能量和静态电导率。计算基于量子分子动力学、密度泛函理论和Kubo-Greenwood公式。在5 kK $\le$ $T_i$ $\le$ $T_e$ $\le$ 40 kK和ρ= 0.954 g/cm $^3$下计算的性质严重依赖于系统中化学键的存在。化合物存在于最低温度$T_i$ = $T_e$ = 5 kK;它们在$T_i$增长时被迅速破坏，在$T_e$增长时被缓慢破坏。在5 kK $\le$ $T_i$ $\le$ $T_e$ $\le$ 10 kK下，系统中存在大量的键。在这些条件下，键的破坏与比能和静态电导率的增长相关。
2017-01-27 physics.plasm-ph
Similarity for ultra-relativistic laser plasmas and the optimal acceleration regime
发展了超相对论激光等离子体的相似理论。结果表明，最基本的S-相似性是有效的下和过密等离子体。给出了激光尾流场电子加速的最佳定标关系。本工作的强有力的信息是，气泡加速状态[参见Pukhov，Meyer-ter-Vehn，Appl. Phys. B，vol.74，355（2002）]满足这些最佳缩放。
2004-11-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Experimental observation of strong coupling effects on the dispersion of dust acoustic waves in a plasma
实验研究了高岭土和$MnO_2$尘埃颗粒混合物在氩等离子体中的低频尘埃声波在强耦合区的色散特性。中性压力在一个很宽的范围内变化，以改变尘埃等离子体的碰撞性质。在低碰撞制度的营业额的色散曲线在较高的波数和由此产生的区域的$\partialω/\partial k < 0$被确定为签名的尘埃尘埃相关性。在高碰撞制度尘埃中性碰撞产生类似的效果，并防止明确识别强耦合效应。
2016-04-15 physics.plasm-ph
Relativistic heat conduction and thermoelectric properties of nonuniform plasmas
研究了具有密度梯度的电子双温等离子体中的相对论热输运。对相对论修正动力学方程的Legendre展开分析表明，在相对论温度区域，热通量出现强烈的抑制，抑制了经典的Spitzer-H{ä}rm传导。塞贝克系数、维德曼-弗朗茨定律和热电品质因数是在相对论范围内推导出来的。
2003-12-25 physics.plasm-ph
Analytical model for quasi-linear flow response to resonant magnetic perturbation in resistive-inertial and viscous-resistive regimes
本文从双场简化MHD模型出发，严格推导了托卡马克等离子体流对共振磁微扰（RMP）响应的准线性模型。等离子体响应RMP的模型通常由谐振磁场响应（即磁岛）和等离子体流的扭矩平衡的方程组成。然而，在以往的等离子体响应模型中，磁岛和转矩平衡方程往往是分别从约化MHD方程和全MHD方程推导出来的。相比之下，在这项工作中，我们得到的磁岛响应和扭矩平衡方程的准线性模型的等离子体流响应完全从一组两个字段减少MHD方程。这样的准线性模型可以在一定限度和近似值内恢复先前的等离子体流响应模型。此外，流响应方程中的准线性力和力矩的物理来源也被精确地计算和澄清自洽。
2020-08-11 physics.plasm-ph
Positron beam loading and acceleration in the blowout regime of plasma wakefield accelerator
在非线性井喷状态中的等离子体尾场加速已经被示出为提供高加速梯度和高能量传递效率，同时保持用于电子加速的大的束质量。相比之下，在这一制度下的正电子加速的研究仍处于初步阶段。我们发现，在电子束驱动的吹出腔的后部加载强正电子束，可以自洽地形成并维持同轴电子灯丝。通过一个分析模型和完全非线性模拟，我们表明，这种同轴电子灯丝不仅可以集中的正电子束，但改变加载的纵向尾场在一个明显不同的方式从电子束加载在井喷制度。利用模拟，我们表明，高电荷正电子束可以加速与百分之几十的能量转移从尾流到正电子，百分之水平诱导的能量扩展和几毫米$\cdot$ mrad归一化发射度，而显着耗尽的电子驱动束的能量。这个概念可以推广到电子束和正电子束的同时加速以及高Transformer比的正电子加速。
2022-11-15 physics.plasm-ph
Collisionless shock acceleration of quasi-monoenergetic ions in ultra-relativistic regime
采用粒子模拟方法，在考虑辐射反作用力和电子对产生的情况下，研究了超相对论激光与等离子体相互作用中碳离子（C $^{6+}$）的无碰撞激波加速.辐射反作用力和对等离子体的形成都倾向于减慢冲击速度，减少加速离子的能量，尽管延长了加速过程的时间尺度。平板等离子体靶实现了较低的能量扩散，而具有定制密度分布的靶产生较高的离子加速能量。
2019-03-25 physics.plasm-ph
Transitions to improved confinement regimes induced by changes in heating in zero-dimensional models for tokamak plasmas
结果表明，快速的实质性变化的加热速率可以诱导过渡到改善的能量约束制度在零维模型托卡马克等离子体现象。本文首次研究了E-J.Kim和P. H. Diamond模型中加热速率阶跃变化的影响。90，185006（2003）和M. A. Malkov和P. H. Diamond，Phys.Plasmas 16，012504（2009），其非线性地耦合演化的温度梯度、微湍流和中尺度流;以及在H.Zhu，S. C. Chapman和R. O. Dendy，Phys.Plasmas 20，042302（2013）的扩展中，其耦合到第二中尺度流分量。温度梯度上升，正如通过与融合上下文类比定义的约束时间一样，而微湍流被抑制。该结果对加热上升时间的变化和对引入额外变量到模型中具有鲁棒性。它还表明，振荡的加热速率的变化可以驱动微湍流的水平，通过一个周期加倍的路径混沌，其中的加热速率的振荡分量的幅度是控制参数。
2014-06-18 physics.plasm-ph
On parallel laser beam merger in plasmas
本文利用非线性薛定谔方程求解器和粒子模拟，研究了等离子体中多束平行激光束的相互作用，揭示了其从非相对论下的自聚焦与互聚焦不稳定性向中等相对论状态转变的物理机制。
2023-12-11 physics.plasm-ph
Flat bubble regime and laminar plasma flow in a plasma wake field accelerator
建立了等离子体尾场加速器中气泡形成的二维模型。它示出的情况下，在一个平坦的驱动程序的气泡可以由两个部分，对应于两种不同类型的等离子体流：一个层流等离子体电子流不交叉和两个流（湍流）流。层流对对称性破缺具有鲁棒性。建立的模型，我们表明，在层流和非相对论性等离子体电子的情况下，横向尾流场是不存在的气泡内，即使在横向非均匀等离子体的情况下。
2022-04-19 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Analytical theory of Doppler reflectometry in slab plasma model
在解析理论的框架下，在平板等离子体模型中考虑了多普勒反射。诊断局部性进行了分析两个政权：线性和非线性的湍流振幅。提出并讨论了将探测波束聚焦到截止点的环形天线作为提高诊断空间分辨率的一种方法。结果表明，即使在非线性制度的多次散射的情况下，诊断可以用于等离子体极向旋转轮廓的估计（具有一定的精度）。
2004-10-15 physics.plasm-ph
Ion-Sound Waves in UHF Discharge Plasma Injected in Open Magnetic Trap
在线性等离子体装置OMT-2上，研究了等离子体在稳态下的电磁波加热方法、磁激活等离子体与电磁波的相互作用、等离子体的湍流以及阱中的输运过程。我们采用超高频（UHF）无接触的方法，用等离子体填充开放的磁阱。提出了一种等离子体填充开放磁阱的新方法。也就是说，等离子体沿着磁场从独立的固定UHF源注入阱中，其中等离子体在ECR区域中形成。本文介绍了等离子体填充磁阱的研究结果和磁阱中等离子体低频振荡的研究结果。
2023-02-24 physics.plasm-ph
Beam loading in the bubble regime in plasmas with hollow channels
基于已有的横向非均匀等离子体中强非线性尾流场（称为“泡”）的解析理论，我们研究了空泡和加速聚束泡的特殊行为。我们得到了一个解析表达式的形状在一般情况下的空载气泡，并验证它与粒子在细胞（PIC）模拟。我们推导出了任意加速聚束的加速效率的计算方法。研究了平顶电子聚束对气泡形状的影响。它还表明，它是可能的，以实现加速在一个均匀的纵向电场通过调整的纵向密度分布的加速电子聚束。通过三维粒子模拟验证了模型的预测结果，并与之吻合较好。
2016-06-23 physics.plasm-ph
Trapped particle bounds on stimulated scatter in the large k/kD regime
在强阻尼区，受激散射的对流增益率与等离子体波阻尼率成反比。电子俘获效应降低了阻尼，但也导致足够大的振幅波的共振损失。这导致增益率界限和相应的最佳散射光频率和等离子体波振幅。
2002-12-19 physics.plasm-ph
Investigating Instabilities in Magnetized Low-pressure Capacitively-Coupled RF Plasma using Particle-in-Cell (PIC) Simulations
本研究通过PIC模拟发现低压磁化CCP等离子体随磁场强度呈现三种行为状态，明确了状态间磁场阈值的影响因素，为半导体工艺中无不稳定运行的磁场上限提供指导。
2024-06-21 physics.plasm-ph
Transverse envelope dynamics of beam slices in a uniform charged ellipsoidal model of the plasma bubble regime
研究等离子体气泡态中束流切片的横纵包络动力学及能量展宽退化，通过求解包络方程分析最佳传输与加速条件。
2025-12-05 physics.plasm-ph
