Radiation Emission by Extreme Relativistic Electrons and Pair Production by Hard Photons in a Strong Plasma Wakefield
本文用半经典方法导出了强等离子体尾场中极端相对论电子的辐射谱和高能光子产生正负电子对的几率。结果表明，当辐射光子的能量接近电子能量$ε$时，相对论电子在等离子体尾流场中的辐射损失在量子极限下为$ \propto ε^{2 / 3}$.量子效应将在未来的等离子体加速器中发挥关键作用。
2006-11-09 physics.plasm-ph
Wide-Aperture Dense Plasma Fluxes Production Based on ECR Discharge in a Single Solenoid Magnetic Field
本文介绍了在单线圈磁场中ECR放电作为射频和螺旋放电的替代方法产生大口径稠密等离子体通量的实验研究结果。证明了在该系统中获得大口径高密度氢等离子体通量横向均匀分布的可能性。讨论了利用该系统获得强流离子束的前景。
2019-12-10 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
Nonthermal Atmospheric Plasma Reactors for Hydrogen Production from Low-Density Polyethylene
氢气主要通过天然气重整或电化学水分解生产，使有机固体原料利用不足。由可再生电力驱动的等离子体技术可以实现塑料废物的可持续升级循环和绿色氢气的生产。在这项工作中，低温常压等离子体反应器的基础上转移弧（transarc）和滑动弧（glidarc）放电的设计，建造，其特征在于从低密度聚乙烯（LDPE）作为模型塑料废物产生氢气。实验结果表明，在两种反应器中，产氢速率和效率均随电压的增加而单调增加，transarc和glidarc反应器的最大产氢量分别为0.33和0.42 mmol/g LDPE。对于transarc反应器，更小的电极-原料间距有利于更大的氢气产量，而对于glidarc反应器，在中间流速下获得更大的氢气产量。尽管两个反应器之间的操作模式明显不同，但LDPE的氢气产量相当。
2022-10-20 physics.plasm-ph
Particle-in-cell simulations of high energy electron production by intense laser pulses in 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传输和高能电子的产生。当激光功率与相对论自聚焦的临界功率之比为最佳值时，电子在激光器中稳定传输，能量最大。
2004-10-23 physics.plasm-ph
Enhanced entropy production in heat-flux-driven plasma sheath
等离子体鞘层为非平衡开放环境中等离子体的热能、动能和电能的强非线性耦合提供了舞台。的压力，速度，和静电势的配置文件强烈地依赖于内部侧（前鞘）上给出的边界条件。通过控制热通量和离子马赫数的边界值，我们求解了一组关于离子温度和静电势的方程。由于边界离子温度的变化，离子速度和静电势的边界值发生变化。当热通量超过阈值（由离子马赫数确定）时，温度对比度增强，导致大的熵产生。
2016-12-28 physics.plasm-ph
Implicit PIC Simulations of Hydrogen Plasmas with Intense Negative Ion Production
Institute of Theoretical Electrical Engineering, Ruhr University Bochum（鲁尔大学波鸿分校理论电气工程学院）
本研究针对低压氢等离子体放电的负离子产生问题，采用隐式能量守恒PIC/MCC方案进行模拟，避免了显式方法的低效性，可直接用实际参数建模并分析负离子产生情况。
2026-10-14 physics.plasm-ph
Single and multiple pin(s)-to-liquid discharges: connecting self-organization patterns and ROS production in liquids for plasma agronomy application
针到液体放电进行了研究，用于激活专用于农业应用的液体。它们的特点是通过他们的电气和光学性能，特别注意他们的细丝和自组织模式发生在液体界面。我们将展示如何调节它们与环境空气的相互作用，可以促进生产的反应性物种的液体，如H2 O2，NO2-和NO3-。报道了所得等离子体活化培养基对小扁豆种子的影响。
2018-02-06 physics.plasm-ph
Optical Shaping of Plasma Cavity for Controlled Laser Wakefield Acceleration
激光尾流场加速器依赖于相对论运动的微米级等离子体腔，其提供> 100 GV/m的极高电场。在这里，我们展示了横向成形的等离子体腔产生受控的亚GeV电子束，采用激光脉冲与轴向可旋转的椭圆形焦斑。我们展示了通过旋转焦斑对电子自注入、电荷和电子束横向轮廓的控制能力。我们观察到，椭圆焦斑的效果是印记在电子束的轮廓和电子能量增加，相比，一个圆形焦斑的情况下。我们进行了三维粒子模拟，再现了实验结果，并揭示了一个新的非对称自注入过程的动力学。这种简单的方案提供了一种新的控制方法，激光尾场加速产生定制的电子束和X射线的各种应用。
2020-09-21 physics.plasm-ph
Study of Gasdynamic Electron Cyclotron Resonance Plasma Vacuum Ultraviolet Emission to Optimize Negative Hydrogen Ion Production Efficiency
负氢离子源被用作加速器的注入器，并驱动ITER中的中性束加热。低温氢等离子体中的某些过程伴随着真空紫外（VUV）辐射的发射。因此，研究真空紫外辐射提供了等离子体化学过程的体积速率和等离子体参数。在过去，我们已经使用气体动力学ECR放电的体积负离子生产和研究之间的依赖关系提取H $^-$电流密度和各种离子源参数。它表明，它是可能的，以达到高达80 mA/cm $^2$的负离子电流密度与两个电极提取。本文报道了在由两个简单的镜阱组成的高密度气体动力学ECR放电等离子体中产生负氢离子的实验研究以及真空紫外发射测量结果。在三个范围内测量VUV功率- Ly $_α$、Lyman带和分子连续区-改变源控制参数以接近其用于H $^-$生产的最佳值。结果表明，第一腔室中分子的连续辐射功率最高，而第二腔室中以Ly $_α$辐射为主。为进一步优化负氢离子产生的实验方案，提出了改进意见。
2019-12-10 physics.plasm-ph
Hydrogen production from polymeric organic solids via atmospheric pressure nonthermal Plasma
本文研究利用大气压非热等离子体从塑料和生物质等富氢有机固体中制氢，设计并对比了转移弧和滑动弧两种反应器，证明其产氢性能可比且随电压升高而提升，为废弃物升级回收制绿色氢提供可行途径。
2025-05-04 physics.plasm-ph
Syngas Production from Propane Using Atmospheric Non-thermal Plasma
在常压低温（420 K）条件下，采用滑动放电反应器对丙烷水蒸气重整反应进行了研究。非热等离子体蒸汽重整有效地进行，并且形成氢作为主要产物（H2浓度高达50%）。副产品（C2-烃，甲烷，二氧化碳）的浓度低于6%。注入放电的平均电功率小于2kW。从丙烷转化率、蒸汽重整和裂化选择性以及副产物的产生等方面描述了该工艺的效率。提出了基于经典热力学平衡反应器的化工过程模型。计算结果与实验结果吻合较好，表明提高放电气体分率可以提高C3 H8转化率，进而提高H2产量。通过改进反应器设计，非热等离子体具有成为供应氢气或合成气的有效方式的潜力。
2009-02-25 physics.plasm-ph
Enhanced laser-driven proton acceleration via improved fast electron heating in a controlled pre-plasma
超强激光脉冲与固体的相互作用在很大程度上受到真空-固体界面处的等离子体梯度的影响，该等离子体梯度改变了吸收并最终控制了加热电子的能量分布函数。一个微米尺度长度的等离子体已被预测产生一个显着的增强的能量和重量的快速电子人口和发挥主要作用，在激光驱动的质子加速与薄箔。本文报道了最近在超相对论强度下激光与箔靶相互作用加速质子的实验结果。我们发现，当用低能量飞秒预脉冲辐照引入微米尺度长度的预等离子体时，质子截止能量增加了三倍。我们的现实的数值模拟同意所观察到的质子截止能量的增益，并确认随机加热的快速电子的加速鞘场的增强的作用。
2021-06-01 physics.plasm-ph
Unusual face of radiation friction: enhancing production of longitudinal plasma waves
研究了考虑辐射摩擦的超强圆偏振激光脉冲对亚临界等离子体厚层的穿透。我们表明，辐射压力增强辐射摩擦的方向横向的激光脉冲的传播，并为更强和更长的激光脉冲，这种机制占主导地位的普通有质动力压力，从而导致在一个更强的电荷分离比以前预期的。我们估计的效果，并将它们与1D和2D PIC模拟的结果进行比较。
2017-12-01 physics.plasm-ph
Alternative solutions to caesium in negative-ion sources: a study of negative-ion surface production on diamond in H 2 /D 2 plasmas
本文研究了低压H_2/D_2等离子体中金刚石表面H ~-/D ~-负离子的产生。放置在等离子体中的样品相对于等离子体电势负偏置。当正离子撞击样品时，会形成一些负离子，并通过放置在样品前面的质谱仪根据它们的质量和能量进行检测。介绍了研究负离子表面产生和获得负离子能量和角度分布函数的实验方法。不同的金刚石材料，从纳米晶到单晶层，无论是掺杂硼或本征，然后研究和石墨相比。得到的负离子产率作为不同的实验参数的函数，如曝光时间，样品偏置确定的正离子的冲击能量和样品表面温度。从这些实验中可以得出结论，金刚石材料的电子性质，其中的负电子亲和势，似乎是有利于负离子的表面生产。然而，负离子产额随着等离子体感生缺陷密度的增加而降低。
2019-10-11 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
Lightwave-controlled relativistic plasma mirrors
本文利用kHz重复频率的近单周期相对论光波驱动等离子体镜，通过控制强光瞬态波形实现高次谐波与电子发射的阿秒尺度控制，成功产生孤立阿秒脉冲，并观察到波形相关的相对论性电子束发射。
2024-08-26 physics.optics physics.plasm-ph
Negative-ion surface production in hydrogen plasmas: Determination of the negative-ion energy and angle distribution function using mass spectrometry
本工作主要研究低压H_2/D_2等离子体中表面负离子的产生机理。负离子在相对于等离子体电势负偏置的HOPG样品（高取向热解石墨）上产生。在正离子轰击下产生的负离子被加速朝向等离子体，自提取并由放置在样品前面的质谱仪根据其能量和质量进行检测。测量的负离子能量分布函数（NIEDF）的形状与由样品发射的离子的NIEDF的形状显著不同，因为质谱仪的有限的接收角。为了获得有关产生机制的信息，我们提出了一种方法来获得由样品发射的负离子的能量和角度分布函数（NIEADF）。它是基于先验确定的NIEADF和后验验证的选择比较的建模和实验NIEDF。
2019-11-25 physics.plasm-ph
Controlled Microdroplet Transport in an Atmospheric Pressure Microplasma
本文报道了大气压下近孤立微米级液滴向低温He-Ne稳态射频等离子体的受控注入。H2O液滴流被限制在2 mm直径的石英管内。在管出口处的成像指示对数正态液滴尺寸分布，其中初始计数平均直径为15微米，随着等离子体暴露下降到13微米。径向速度分布近似抛物线，表明接近层流条件，其中大部分液滴以>75%的局部气体速度行进，并且具有< 100微秒的等离子体渡越时间。最高气体温度，确定从氮谱线，低于400 K和所观察到的液滴尺寸减小意味着额外的因素超出标准蒸发，包括电荷和表面化学效应。受控微滴流的成功演示为气相微反应器和等离子体医学活性物质的远程递送开辟了可能性。
2015-03-11 physics.plasm-ph
Sub-femtosecond wakefield injector and accelerator based on an undulating plasma bubble controlled by a laser phase
我们证明了一个长传播的等离子体气泡执行波动运动可以产生在两个共同传播的激光脉冲：一个近单周期的注入器和多周期的驱动器。当波动幅度超过解析推导的阈值时，等离子体电子高度局部化地注入气泡中，随后是它们的长距离加速。当注入区的位置由注入脉冲的载波包络相位（CEP）控制时，加速亚飞秒高电荷电子束团的单能谱几乎与CEP无关
2021-04-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
On production and asymmetric focusing of flat electron beams using rectangular capillary discharge plasmas
提出了一种基于主动等离子体透镜技术的电子束团非对称聚焦方法。该方法利用毛细管放电等离子体内部产生的强非均匀磁场来聚焦超相对论电子。毛细管放电内的等离子体和磁场参数的理论描述和建模与耗散磁流体动力学的计算机模拟，使分析的毛细管的矩形横截面。大纵横比的矩形毛细管可用于传输具有高发射度不对称性的电子束，以及帮助形成空间平坦的电子聚束以用于在相互作用点之前的最终聚焦。
2017-12-08 physics.plasm-ph
High-energy-density electron-positron pair plasma production and its dynamics in the relativistic transparency regime
采用粒子模拟方法研究了两束反向传播的激光脉冲作用下薄金属箔中高能量密度电子-正电子对等离子体的产生及其动力学过程。我们比较了相对论透明和不透明区域中量子电动力学过程中电子-正电子对和γ-光子的产生，发现目标透明度可以由于形成稳定的驻波（SW）而显着增强电子-正电子对的产生。当激光强度达到几个10 e ~（23）W/cm ~ 2时，为了提高电子-正电子对的产生，薄膜的最佳密度为200 - 280 n_c（n_c为激光临界密度）。在这样的箔密度下，激光能量转换成电子-正电子对比在710n_c的箔密度下高大约四倍，而激光能量转换成伽马光子保持几乎相同。因此，产生了最大强度高于10 e20 W/cm 2的高密度电子-正电子等离子体。进一步观察到的调制动力学产生的对等离子体时，目标箔变得透明。结果表明，由两束对向传播的激光直接形成的稳定慢波不仅能将产生的正负电子对捕获到它们的节点上，而且能周期性地调制被捕获粒子的平均能量、相空间和角分布。然而，由于缺乏稳定的SW场，类似的捕获和调制效应在不透明区域变得模糊。
2017-06-22 physics.plasm-ph
Impact of positive ion energy on carbon-surface production of negative ions in deuterium plasmas
本工作的重点是生产负离子的石墨和金刚石表面的正离子轰击在低压（2帕）低功率（20 W）电容耦合氘等离子体。将样品放置在质谱仪对面并负偏压，使得表面产生的负离子可以从等离子体中自提取并由质谱仪测量。质谱仪处的负离子计数与样品表面处的正离子电流之间的比率定义了相对负离子产率。分析了在10-60 eV范围内负离子产率与正离子能量的变化。当正离子撞击能量增加时，金刚石表面的负离子产率降低，而石墨表面的负离子产率则大幅增加。这种增加归因于20和40 eV之间的溅射机制的开始，其产生由质谱仪有效收集的相当低能量的负离子。同样的机制发生在金刚石上，但由于缺陷的产生和金刚石电子特性的损失，电离概率大大降低。
2020-07-28 physics.plasm-ph
Production of high-quality plasma discharges via real-time control of plasma current ramp-up using neutral gas injection in Aditya-U tokamak
Institute for Plasma Research（等离子体研究所）；Homi Bhabha National Institute (HBNI)（霍米·巴巴国家研究所）
研究如何控制托卡马克中等离子体电流上升，核心方法是在电流上升时适时适量注入燃料气体并基于实时测量用DSP控制器控制，主要贡献是能让等离子体电流按期望速率上升实现成功启动和稳定放电。
2026-07-07 physics.plasm-ph
Optimum laser intensity for the production of energetic deuterium ions from laser-cluster interaction
利用拍瓦级脉冲测量了高强度激光与分子团簇相互作用中离子的平均能量和中子产额随激光强度的变化。由于高激光功率，聚变发生的相互作用体积（1-10 mm^3）大于先前的研究。预脉冲的可能影响进行了检查，通过实施一对等离子体镜。我们的研究结果表明，一个最佳的激光强度的生产充满活力的氘离子和不使用等离子体镜。我们测量了平均离子能量为14 keV的氘等离子体，在有和没有等离子体镜的情况下，它们分别在Single Shot中产生7.2 × 10^6和1.6 × 10^7个中子。所测得的中子产率定性匹配的预期产量计算使用圆柱形等离子体模型。
2013-10-03 physics.plasm-ph
Plasma Kinetics in Electrical Discharge in Mixture of Air, Water and Ethanol Vapors for Hydrogen Enriched Syngas Production
对乙醇-水混合气体放电的等离子体动力学进行了理论和实验研究。放电是在腔中燃烧，由空气射流泵在电极之间形成，放置在乙醇水溶液中。研究发现，当乙醇和水在溶液中的量相等时，放电产生的氢气产率最大。结果表明，氢气的产生量随放电功率的增加而增加，在较高的放电功率下达到饱和。实验测量和数值计算的主要稳定气相组分的浓度，同意在大多数情况下。
2008-07-01 physics.plasm-ph
Phase-controlled direct laser acceleration enabled by longitudinal variation of the laser-driven quasi-static plasma magnetic field
University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；University of Michigan（密歇根大学）
本文通过纵向变化的等离子体磁场引入相位滞后，实现相控直接激光加速，抑制能量交换的可逆性，使电子能持续获得能量。
2026-03-20 physics.plasm-ph
Optical Mixing Controlled Stimulated Scattering instabilities: Suppression of SRS by the Controlled Introduction of Ion Acoustic and Electron Plasma Wave Turbulence
在LLE的Omega激光设备上进行的一系列实验中，我们证明了由于存在外部控制水平的离子声波（IAW，通过在Mach-1表面交叉两个蓝色光束）和电子等离子体波（EPW，通过在第十临界密度等离子体周围交叉蓝色和绿色光束），通过光学混合产生的SRS在规定的光谱窗口中的抑制。我们进一步观察到当与蓝色泵浦光束交叉时绿色光束的SRS后向散射，在没有蓝色泵浦光束的情况下，（绿色光束）后向散射特征小五倍。这是绿色光束与蓝色光束交叉时放大的直接证据。另外的证据来自透射绿光束测量。这些技术的组合可以允许抑制NIF或LMJ上的大规模黑腔的光入口孔附近的不可接受的SRS水平。
2012-11-10 physics.optics physics.plasm-ph
Chirp-controlled plasma wake excitation by an exponential laser pulse in underdense plasma
University of Lucknow（勒克瑙大学）
研究通过指数啁啾激光脉冲在稀疏等离子体中激发等离子体尾场，发现指数啁啾能增强尾场幅度，通过非线性相位变化提升加速场强度和电子动量增益。
2026-04-30 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Plasma production by helicon waves with single mode number in low magnetic fields
使用方位角模式数为$|m|$ = 1的三种类型的螺旋波激励天线在低磁场（0-10 mT）中进行射频放电。在相位螺旋天线的情况下，等离子体密度的最明显峰值仅在几mT处产生，其中具有$|m| = 1$的螺旋波纯粹被激发并传播。基于色散关系的分析很好地解释了密度峰现象之间的对应关系天线的一个波长和螺旋波长。$m=+1$螺旋波即使在高磁场中也能传播，在高磁场中没有观察到密度峰，但$m=-1$螺旋波消失。从理论上可以预期，$m=-1$螺旋波在低密度区表现出截止行为，[M. Kramer，Phys. Plasmas 6，1052（1999）]，并且实验观察到的$m=-1$螺旋波的截止与计算值一致。
2004-10-20 physics.plasm-ph
Photon-polarization-resolved linear Breit-Wheeler pair production in a laser-plasma system
该研究通过自洽包含光子偏振分辨 LBW 过程的 particle-in-cell 模拟，揭示 10 PW 级线偏振激光与固体等离子体作用中平行偏振光子使正电子产额降低 5%–10%，且该效应随强度升高而减弱。
2025-02-09 physics.plasm-ph
Off-site production of plasma-activated water for efficient sterilization: the crucial role of high-valence NOx and new chemical pathways
本文提出通过混合等离子体产生富含高价态NOx的气体并异位制备等离子体活化水，揭示气态NO3自由基诱导的短寿命水相物种和N2O5诱导的酸性环境在灭菌中的关键作用，并开发出产量2 L/h、杀菌效率>99.9%的集成装置。
2024-07-01 physics.plasm-ph
Controlled Growth of the Self-Modulation of a Relativistic Proton Bunch in Plasma
在等离子体中传输的细长相对论带电粒子束团具有自调制不稳定性。我们表明，质子束团的SM可以通过由前一个电子束团驱动的尾场来播种。SM定时再现性和控制处于调制周期的一小部分的水平。通过这种播种方法，我们独立地控制种子尾场的幅度与电子束团的电荷和SM的增长率与质子束团的电荷。播种导致较大的增长的尾流场比在不稳定的情况下。
2022-03-25 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Controlled Injection in a Laser Plasma Accelerator via an Optically Generated Waveguide Constriction
本文提出收缩波导注入的全光学方案，在等离子体波导内原生构建高度可调谐的受控注入结构，并通过端到端模拟验证了以1 J激光能量产生1.1 GeV、10 pC、0.35%能量散度的高质量电子束，为应用型激光等离子体加速器提供精细调控手段。
2024-10-21 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electron cyclotron resonance discharge as a source for hydrogen and deuterium ions production
在这篇报告中，我们描述了在电子回旋共振条件下加热的环形结构氢等离子体的特性，并被限制在一个镜面磁阱中，讨论了负氢和氘离子产生中的次级电子和热电子的相对效率。所得数据和对可能反应平衡方程的计算表明，负离子的产生是分两个阶段实现的。首先，氢和氘分子在与等离子体电子的碰撞中被激发到等离子体体积中的高位里德堡或振动能级。第二阶段通过低能电子的解离附着过程导致负离子的产生。低能量电子起源于由驱动环之一的离子轰击等离子体电极和来自加热的钨丝的热发射。实验似乎表明负离子的产生主要发生在充满热电子的有限体积中。对负离子产生率的估算表明，负离子产生的主要通道是高里德堡态激发过程。
2004-11-13 physics.plasm-ph
A Low-Loss 1-4 GHz Optically-Controlled Silicon Plasma Switch
本文提出了一种适用于L和S波段应用的低损耗光控同轴射频开关。在1.5 W激光功率下，开关的通态插入损耗小于0.33 dB，回波损耗优于20 dB。测得的关断状态隔离范围从1 GHz时的27 dB到4 GHz时的17 dB。该开关包括由915 nm激光光纤激发的单个硅小芯片，其产生电子-空穴对，从而激发导通状态的硅等离子体。光纤被引导通过RF基板的底部以照射小芯片，该小芯片桥接1.075 mm的微带线间隙。据我们所知，这是今天展示的损耗最低的硅等离子体开关。
2021-07-20 eess.SP physics.plasm-ph
Controlled acceleration of GeV electron beams in an all-optical plasma waveguide
激光等离子体加速器产生100 GV/m量级的电场，比射频加速器大1000倍以上。由于这种独特的场强，它们似乎是产生超过TeV电子束的有希望的路径，用于高能物理。然而，如果大的电场不保持在长距离上，则它们几乎没有益处。因此，引导驱动加速器的超强激光脉冲至关重要。如果电子束的性质在一次又一次地完全改变，那么达到很高的能量同样是无用的。虽然目前最先进的激光等离子体加速器已经可以通过调整等离子体结构来分别解决引导和控制的挑战，但结合高质量和高能量的光束的产生还有待证明。在这里，我们使用了一种新的方法来引导激光，并将其与受控注入技术相结合，以证明从50 TW级激光器可靠有效地加速高达1.1 GeV的高质量电子束。
2021-08-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Polarization control of electron injection and acceleration in the plasma by a self steepening laser pulse
我们描述了两个注入机制的背景电子到一个不断发展的等离子体气泡背后的强激光脉冲之间的相互作用：一个是由于整体气泡膨胀，另一个是由于其周期性波动。当强激光脉冲在等离子体中传播形成冲击波时，这两种机制同时发生。等离子体泡沿激光传播路径的周期性波动可以抑制或协同由于气泡膨胀的电子注入。研究表明，自陡激光脉冲诱导的载波包络相位（CEP）控制的等离子体泡起伏产生了一种独特的电子注入器：膨胀相位控制的起伏泡（EPUB）。由EPUB注入的电子束团的纵向结构可以通过激光偏振和功率来控制，从而产生具有超短（飞秒尺度）时间结构的高电荷（多个纳米库仑）高电流（数十千安培）电子束。分析了EPUB产生的高能电子感应加速器辐射的一个很有前途的应用，它具有偏振和CEP控制的能谱和角分布。
2022-10-09 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Controlled density-downramp injection in a beam-driven plasma wakefield accelerator
本文介绍了利用束流驱动的等离子体尾场加速实现高品质的等离子体阴极通过密度下降斜坡注入在短的注入器阶段在FLASHForward设施在DESY。电子束的电荷高达105 pC和百分之几的能量扩展加速的可调有效加速场高达2.7 GV/m。等离子体阴极以非常高的注入效率无漂移地操作。研究和模拟了产生的束的抖动、发射度和发散度的来源，以及用于性能改进的策略，这些策略将进一步增加具有所展示的操作稳定性的等离子体阴极的广泛应用
2020-08-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Positron plasma diagnostics and temperature control for antihydrogen production
通过将反质子与冷的、受限的正电子等离子体混合来产生反氢原子，关键取决于等离子体密度和温度等参数。我们讨论了非破坏性的测量，基于一种新的，实时分析的激发，低阶等离子体模式，提供了全面的表征ATHENA反氢装置中的正电子等离子体。得到了等离子体的长度、半径、密度和总粒子数。讨论了等离子体温度变化的测量和控制，以及在反氢产生实验中的应用。
2003-07-30 hep-ex nucl-ex physics.plasm-ph
Resonant Plasma Wave Growth and Monoenergetic Electron Beam Production using Collinear High-Intensity Ultrashort Laser Pulses
本文研究了两束同向传输激光脉冲共振产生相对论等离子体波和等离子体波的波导。通过引导脉冲和驱动脉冲之间的适当定时，发生共振相互作用，其在比单独使用任一激光脉冲可能的更长的长度上产生高振幅等离子体波。等离子体波的增长推断的单能电子束的测量与低的发散度，而不是单独使用的脉冲测量。该方案可以容易地实现，并且允许比单脉冲方案可用的更多的相互作用控制。
2008-01-02 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Effect of ion mass on pair production in the interaction of an ultraintense laser with overdense plasmas
用粒子模拟方法研究了超强激光与稠密等离子体相互作用中离子质量对电子对产生的影响。结果表明，离子质量越大，所激发的静电场越高，越宽，这是后向光子数增加的原因。由于后向光子与入射激光的正面碰撞增加，对产额也得到加强。通过对各粒子种类的密度演化和角度分布的考察，进一步阐明了电子对产额增强的起源。
2016-05-22 physics.plasm-ph quant-ph
Optimizing External Sources for Controlled Burning Plasma in Tokamaks with Neural Ordinary Differential Equations
Fusion Research Center, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA, USA（融合研究中心，佐治亚理工学院，亚特兰大，GA，USA）
本研究提出基于神经常微分方程的多节点等离子体动力学逆建模方法，通过自动微分优化求解托卡马克外部源分布（如NBI功率），实现受控燃烧等离子体的精确控制。
2025-07-12 cs.LG physics.plasm-ph
Plasma based helical undulator for controlled emission of circularly and elliptically polarised betatron radiationJ. Vieira, J. Martins, U. Sinha
我们探讨了等离子体为基础的模拟的螺旋波荡器能够提供圆和椭圆偏振的电子感应加速器辐射。我们专注于电离注入配置和激光脉冲驱动器的条件下，可以迫使集体电子感应加速器振荡整个被困电子束。通过分析模型和采用三维模拟和辐射计算，我们发现，圆或椭圆偏振激光驱动器可以迫使螺旋电子感应加速器振荡，产生圆/椭圆偏振电子感应加速器X射线。我们评估的偏振水平的数值和分析，并发现，圆偏振光子的数量可以通过调整激光脉冲驱动器偏振控制。我们展示了在最大光子通量区域附近，圆偏振度高达< 40%的电子感应加速器辐射的产生。对于椭圆偏振驱动器，圆偏振电子感应加速器辐射的总通量下降，并且当使用线偏振时可以忽略不计。我们的结果可以在今天的实验设施进行测试。
2016-01-18 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Axion production in unstable magnetized plasmas: an active source of dark-matter
轴子是在标准模型的强扇区中恢复电荷宇称对称性的假设粒子，也是最有可能成为暗物质的候选者之一，众所周知，它会与等离子体相互作用。在最近的出版物[物理。{ \bf 120}，181803（2018）]，我们已经表明，如果等离子体动态响应轴子的存在，那么可以形成新的准粒子（轴子等离子体极化激元），这是新一代基于等离子体的检测技术的基础。在这项工作中，我们利用轴子等离子体杂交，积极产生轴子流磁化等离子体。我们表明，如果我们通过注入高能电子束（束等离子体不稳定性）的等离子体不稳定，可以实现可观的生产率每分钟几个轴子。产生的轴子可以通过Primakoff衰变为光子来检测。
2019-08-02 hep-ph hep-th physics.plasm-ph
Generalized entropy production in collisionless plasma flows and turbulence
无碰撞等离子体在被激励后表现出非热粒子分布;因此，它们进入相对于热状态的低玻尔兹曼-吉布斯（BG）熵的状态。弗拉索夫方程预测，在封闭边界的无碰撞等离子体中，BG熵形式上是守恒的，以及无限的卡西米尔不变量;这提供了一个看似强大的约束，可以解释等离子体如何保持低熵。然而，人们普遍认为，熵产生是由相混合或非线性熵级联实现的。这种反常的熵产生是否会发生，以及如何定量地描述它，是等离子体物理中的一个基本问题。我们构建了一个新的理论框架，用于表征熵产生（在广义上）的基础上，理想的保守维量来自卡西米尔不变量，这些被称为“卡西米尔动量”，他们推广BG熵。卡西米尔动量相对于平均粒子动量的增长表明熵的产生。我们应用这个框架来量化相对论等离子体中层流和湍流的粒子模拟中的熵产生，其中有效的非热粒子加速是启用的。我们证明了大量的反常熵产生的湍流，尽管非热功能。这些结果对非热粒子加速的简化建模和诊断无碰撞等离子体（如太阳风和地球磁层）中的不可逆耗散具有影响。类似于卡西米尔动量的广义熵的维数表示可能对统计物理中的其他问题有用。
2022-07-07 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Room-Temperature Anisotropic Plasma Mirror and Polarization-Controlled Optical Switch Based on Type-II Weyl Semimetal WP2
电子结构中的各向异性可能会引发有趣的各向异性光学响应，这在包括超导体、半导体甚至拓扑Weyl半金属在内的各种系统中得到了很好的证明。同时，在金属光学中，当光子频率高于等离子体频率ω p时，金属反射率从1下降到0，表现为等离子体镜。然而，各向异性等离子体镜的探索和相应的应用仍然难以捉摸，特别是在室温下。在这里，我们发现了一个明显的各向异性等离子体反射边缘的第二类外尔半金属WP 2，与各向异性比ω p高达1.5。这种各向异性等离子体镜行为及其对温度的鲁棒性保证了在宽温度范围内的光学器件应用。例如，偏振分辨等离子体反射边缘的高灵敏度使得WP 2成为固有的偏振检测器。我们进一步实现了室温下基于WP 2的光开关，通过简单地调节光的偏振态来有效地控制。这些发现扩展了金属光学作为一门学科的前沿，并有望设计出结合拓扑和光学特征的多功能器件。
2021-08-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Carrier-Envelope Phase Controlled Electron Injection into a Laser-Wakefield Accelerator
单周期激光脉冲在等离子体中传播时，根据激光载波包络相位（CEP），引起可控的非对称等离子体电子从激光器中排出，形成振荡的等离子体泡。气泡的横向尾流场被修正，呈现周期性调制。提出了一种将单周期低频激光脉冲和多周期高频激光脉冲相结合的激光尾场加速器注入方案。共同传播的激光脉冲形成横向振荡的尾场，该尾场有效地捕获和加速来自背景等离子体的电子。通过调节单周期激光脉冲的初始CEP，可以独立于多周期脉冲来修改注入动力学，从而能够控制电子聚束的空间轮廓。
2021-06-30 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Pion and muon production in electron-positron photon plasma
本文研究了温度为$T\ll m_μ, m_π$的相对论电子-正电子-光子等离子体中π介子和μ介子的产生和平衡。我们认为，观察π介子和μ介子可以作为一种诊断工具，在研究这种等离子体的初始性质形成的强激光场。反之，μ介子和π介子在热环境中的性质也可以进行精确的实验研究。
2008-05-28 hep-ph nucl-ex nucl-th
Laser Pulse Sharpening with Electromagnetically Induced Transparency in Plasma
我们提出了一种激光控制的等离子体快门技术，产生尖锐的激光脉冲，使用类似于电磁诱导原子透明的过程。快门由具有中等强度的激光控制，其在截止频率以下诱导透明窗口，并且因此使得低频激光脉冲能够传播。数值模拟表明，在高密度等离子体中，利用两个宽脉冲产生亚ps级的尖脉冲波前是可能的。该技术可以工作在一个政权，是不可访问的等离子体镜时，脉冲宽度大于电离强度。
2017-07-19 physics.optics physics.plasm-ph
Neutron production from thermonuclear reactions in laser-generated plasmas
对激光等离子体中热核反应产生强流中子束进行了理论研究。到目前为止，最先进的中子束是通过激光诱导粒子加速产生的，导致高能粒子束随后与次级靶相互作用。在这里，我们表明，两个数量级窄带宽的中子束可以从热核反应中产生的等离子体拍瓦级激光器。这种中子束的强度比现有技术的激光驱动中子束的强度低大约一个或两个数量级。为此，我们研究了反应$^2$ H（$d$，$n$）$^3$ He在拍瓦级激光与D $_2$气体射流靶和CD $_2$固体靶相互作用产生的等离子体中。结果还表明，在天体物理学感兴趣的低温下直接测量反应速率的可能性。此外，与D $_2$气体喷射靶的情况相比，CD $_2$固态靶的使用还可以导致对等离子体屏蔽的极大增强，为研究天体物理学领域中迄今未解决的问题开辟了新的可能性。
2020-02-14 nucl-th physics.plasm-ph
Evidence of Catalytic Production of Hot Atomic Hydrogen in RF Generated Hydrogen/Helium Plasmas
对射频产生的低压H2/He等离子体中的氢巴耳末系线的线形的研究产生的结果表明，氦和氢物种之间的催化过程导致“热”（约1000 K）的产生。28 eV）原子氢。即使远离电极的“热”原子氢是主要的H2/He等离子体。对于这些等离子体，冷原子氢和热原子氢（热/冷>2.5）的线形状、相对线面积对于电极之间的区域和远离电极的区域非常相似。相比之下，在H2/H2O中，在电极之间仅发现“温”（<5eV）氢（温/冷<1.0），并且仅冷氢远离电极。早期的假设，在等离子体中的优先氢线加宽的结果从加速的离子氢在电极附近，和Ar/H2+的特殊的电荷交换特性是清楚地被目前的结果，表明氢原子线形状是相似的H2/He等离子体在整个相对较大的圆柱形（14厘米ID × 36厘米长）腔。
2005-09-14 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Production and magnetic self-confinement of $e^-e^+$ plasma by an extremely intense laser pulse incident on a structured solid target
提出利用超强圆偏振单脉冲与锥形空腔固体靶相互作用，借助三维QED-PIC模拟证明可产生强磁场并大量生成、长效约束电子-正电子对等离子体。
2024-09-13 physics.optics physics.plasm-ph
Applicability of the Klein-Gordon equation for pair production in vacuum and plasma
本文通过Wigner变换比较Klein-Gordon与Dirac理论在真空和等离子体中的粒子对产生率，评估无自旋近似的适用性，发现适中频率下条件满足时两者吻合良好。
2023-05-17 hep-ph physics.plasm-ph
