A comparative analysis of the EEDF obtained by regularization methods and by a least-squares fitting
为了建立电子能量分布函数（EEDF），采用Tikhonov奇异值分解正则化方法对朗缪尔探针的电流-电压（I-V）特性的二阶导数进行数值积分。讨论了数值积分EDDF和最小二乘拟合EDDF的比较。在ECR等离子体源中，用圆柱形探针测量了所用的I-V特性，并用Laframboise理论确定了等离子体参数。该技术允许在任何气压下快速分析等离子体参数。对于ECR等离子体源的情况，所得到的EEDF显示了具有不同温度的两组电子的存在。这一结果与ECR等离子体源中发生的碰撞机制加热有关，在ECR等离子体源中，低压等离子体通过共振区中产生的高能电子对基态分子或原子的电子碰撞电离来维持。
2004-10-22 physics.plasm-ph
Plasma Equilibrium inside Various Cross-Section Capillary Discharges
用耗散磁流体动力学模拟方法对充氢毛细管放电波导内的等离子体特性进行了建模，以分析圆形和方形截面的毛细管，这意味着方形毛细管可以用来引导圆对称的激光束。当放电的准稳态阶段达到时，毛细管轴附近的等离子体和温度具有几乎相同的轮廓的圆形和方形毛细管。利用模拟得到的磁场分布图研究了截面对电子束聚焦特性的影响。粒子追踪模拟显示，对于方形毛细管，电子束在水平和对角方向上的对称性只有轻微的影响。
2017-03-29 physics.plasm-ph
Laser light scattering (LLS) to observe plasma impact on the adhesion of micrometer-sized particles to a surface
本文利用激光散射结合长工作距离显微镜原位监测微米级颗粒，研究氢等离子体对颗粒粘附、形貌和成分的影响，并标定了该方法的检测限与测量精度。
2023-07-11 physics.plasm-ph
Plasma asymmetry, electron and ion energy distribution function in capacitive discharges excited by tailored waveforms
利用粒子模拟技术，研究了在特定波形激励下电容放电中等离子体和电离的不对称性以及电子和离子能量分布函数。在13.56 MHz的基频下，对于50 A/m2的恒定电流密度和5 mTorr的氩气压力施加三种不同的波形，即正弦波形、锯齿波形和方形波形。模拟结果表明，方波激励产生的等离子体密度最高，而类方波激励产生的等离子体的不对称性最大。方波和正弦波都产生多束高能电子，从鞘层边缘附近的扩展阶段，然后在瞬时鞘层位置上进行高达100 MHz的高频调制。电子能量分布函数描绘了与正弦和正弦波形相比，方波的3电子温度和高度升高的尾端电子。离子能量分布函数在供电电极和接地电极处均为双峰分布，在类锯齿波情况下具有较大的不对称性和窄型分布。这些结果表明，选择的波形是非常关键的，同时实现最大的不对称性和等离子体密度在放电。
2021-11-23 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
Wave dispersion derived from the square-root Klein-Gordon-Poisson system
近年来，等离子体的量子相对论模型引起了人们极大的兴趣。特别是显着的进展已经获得了通过Klein-Gordon-Maxwell系统，它提供了一个一阶的量子等离子体的相对论制度的方法。只要等离子体自旋动力学不是一个基本的方面，它是一个可靠的方法，需要使用更精细（和更重）的模型，包括保利-薛定谔或狄拉克方程。在这项工作中，进一步简化被认为是追溯到早期的相对论性量子理论。也就是说，我们重新访问的平方根Klein-Gordon-Poisson系统，其中的相对论性能量动量关系的正分支映射到一个量子波动方程。相关的线性波的传播进行了分析，并在文献中的结果进行比较。我们确定的物理参数，同时量子和相对论效应可以在弱耦合静电等离子体中是显而易见的。
2013-07-30 physics.plasm-ph
Convergence of statistical moments of particle density time series in scrape-off layer plasmas
磁约束等离子体的刮削层中的粒子密度波动，如通过喷气成像或朗缪尔探针测量的，被建模为随机过程的实现，其中具有固定形状的脉冲的叠加，等待时间和幅度的指数分布代表斑点状结构的径向运动。与解析公式的过程中，我们得到的样本均值和样本方差的估计作为样本长度，采样频率和随机过程的参数的函数的均方误差的表达式。利用一个特别相关的散粒噪声过程的概率分布函数由伽玛分布给出，我们导出了样本偏度和峰度的估计量，以及这些估计量的均方误差的表达式。数值生成的合成时间序列被用来验证所提出的估计，样本长度依赖的均方误差，和他们的性能。我们发现，基于伽玛分布的样本偏度和峰度的估计比基于矩方法的常见估计更精确和更准确。
2015-01-06 physics.plasm-ph
Molecular dynamics study of crystal formation and structural phase transition in Yukawa system for dusty plasma medium
利用分子动力学模拟研究了尘埃等离子体介质中由尘埃与Yukawa相互作用描述的层状晶体的形成。多层结构被示出为在沿^ z方向的组合重力和外部电场力（在实验中表示鞘场）的存在下形成。详细研究了晶体层形成的数量、它们的宽度等的依赖性，基于各种系统参数（即，外场分布和汤川相互作用的屏蔽长度）进行了分析。本文详细地研究了晶体双层膜的结构性质，用对关联函数和Voronoi图确定了它们的结构。已经表明，结晶层经历从六方（通常也称为三角形）到正方形晶格配置的结构相变。在模拟中观察到了从六方到正方（和菱形）结构的重入相变。
2018-12-13 physics.plasm-ph
Dimensional phase transitions in small Yukawa clusters
我们研究了由少数粒子通过汤川（德拜）势相互作用并被限制在二维双谐势阱中的团簇中的一维到二维之字形跃迁。实验研究了含$n \le 19$单分散粒子的尘埃（复杂）等离子体团簇在两种不同约束条件下的特性。精确测量了井的各向异性，并由纵向呼吸频率确定了德拜屏蔽参数。德拜屏蔽被证明是重要的。该系统的模型被用来预测平衡粒子配置。实验和模型表现出良好的一致性。的临界值$n$的曲折过渡被发现是小于预测的一个未屏蔽的库仑相互作用。锯齿形转变表现为从一维到二维状态的连续相变，其中状态变量为粒子数、阱各向异性和德拜屏蔽参数。一个普遍的临界指数的锯齿形过渡的变化所造成的德拜屏蔽参数的转变。
2009-12-09 physics.plasm-ph
Mach number and plasma beta dependence of the ion temperature perpendicular to the external magnetic field in the transition region of perpendicular collisionless shocks
离子温度各向异性是（准）垂直无碰撞激波的共同特征。通过使用二维全粒子模拟，它示出，离子温度分量垂直的冲击磁场在冲击脚区域是成比例的阿尔芬马赫数除以等离子体β的平方。这一结果也解释了一个简单的分析参数，其中反射离子从上游等离子体流获得能量。通过比较分析和数值计算结果，还证实了当Alfven马赫数的平方除以等离子体β大于20时，反射离子的分数几乎不依赖于等离子体β和Alfven马赫数。
2019-11-19 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Diffusions and anomalous diffusions of charged particles in the plateau regime of toroidal plasma
研究了麦克斯韦速度分布环形等离子体平台区中带电粒子的扩散和反常扩散。在环形坐标系下，假设磁场是轴对称的，讨论了等离子体的输运理论。根据环形等离子体中的扩散通量，导出了扩散系数张量和热扩散系数张量，其中两个角扩散系数是反常扩散，依赖于径向位置，与磁场无关。所有的径向输运系数和法向角系数都与陀螺频率的平方成反比，从而与磁感应强度的平方成反比。数值分析表明，这些复杂的输运系数的温度，磁流体的稳定性安全因子和有效的碰撞频率，分别依赖。
2021-12-25 cond-mat.stat-mech physics.plasm-ph
Simulation of Open-loop Plasma Vertical Movement Response in the Damavand Tokamak Using Closed-loop Subspace System Identification
本文采用多输入单输出闭环子空间方法进行系统辨识，以获得Damavand托卡马克真空等离子体响应的控制相关模型。这种模型特别适合于鲁棒控制器设计。通过不同的实验来估计植物动态的估计的准确性。本文所述的方法是一种最坏情况辨识技术，其目标是使被辨识模型与真实对象之间的误差最小化。辨识出的模型在定义的工作点附近的拟合度大于90%，与基于物理模型的拟合度拟合优度的均方根值相比，辨识出的模型具有更好的拟合度。
2015-11-16 physics.plasm-ph
Temperature measurement of a dust particle in a RF plasma GEC reference cell
悬浮在等离子体室中的尘埃粒子的热运动在许多方面类似于布朗运动所描述的热运动。等离子体系统中的尘埃粒子与自由布朗粒子之间的主要区别在于，除了尘埃粒子与中性气体原子之间的随机碰撞之外，还有电场波动、尘埃电荷波动以及源自等离子体系统本身内部的不需要的连续信号的相关运动。这最后一个贡献不包括随机运动，因此与正常温度测量中的随机运动是可分离的。本文讨论了如何利用均方位移技术分析实验测得的尘埃粒子起伏数据，分离出气体电子会议射频参考室玻璃箱中尘埃粒子的随机和相干运动。
2016-07-14 physics.plasm-ph
True optical spacial derivatives for plasma density measurements
本文提出利用涡旋板与中性密度滤波器在$2f$透镜对焦平面处实现真实光学空间导数，将强度与相位变化转换为光强，无需干涉仪即可测量完整的电子等离子体湍流谱。
2022-11-06 physics.optics physics.plasm-ph
Phonon spectra of a two-dimensional solid dusty plasma modified by two-dimensional periodic substrates
本研究通过朗之万动力学模拟，发现二维周期基底会抑制固态尘埃等离子体中的波传播，并在不同公度比下产生多分支声子谱，揭示了基底各向异性对谱结构的影响。
2021-09-23 physics.plasm-ph
Memory effects in the velocity relaxation process of the dust particle in dusty plasma
本文通过比较尘埃电荷涨落随机力的速度弛豫和相关时间的时间尺度，考虑了尘埃电荷涨落随机力作用下孤立尘埃粒子速度弛豫的记忆效应，认为尘埃粒子的速度弛豫过程是一个非马尔可夫随机过程.在尘埃粒子的速度松弛过程中考虑记忆效应，产生一个延迟摩擦力，它是由分数朗之万方程中的记忆核引入的。尘埃粒子的涨落耗散定理是由这个方程导出的。得到了尘埃粒子的均方位移和速度自相关函数，并研究了它们的渐近行为、尘埃粒子的温度和扩散系数。作为一个有趣的特点，它被发现，通过考虑的尘埃粒子的速度弛豫过程中的记忆效应，尘埃粒子上的波动力可以导致在尘埃等离子体中的异常扩散。在这种情况下，尘埃颗粒的均方位移随时间的增加比线性增加慢，并且速度自相关函数以幂律衰减而不是指数衰减。最后，在马尔可夫极限下，这些结果与以前的速度松弛的马尔可夫（无记忆）过程的结果是一致的。
2017-04-26 physics.plasm-ph
Extended space and time correlations in strongly magnetized plasmas
分子动力学模拟表明，强磁化显着增加与粒子间的关联的空间和时间尺度。其物理机制是沟道效应，即粒子被限制在窄柱体上运动，窄柱体的宽度由回旋半径表征，长度由碰撞平均自由程表征。主要的相互作用是在碰撞柱体两端的$180^\circ$碰撞，导致与磁场平行的长程关联。它的影响表明，通过依赖的速度自相关函数和自扩散系数的域的大小和运行时间在模拟的单组分等离子体。大量的粒子，因此域的大小，必须用来解决长程相关性，这表明在收集的带电粒子的数量必须增加，以构成等离子体。相应地，这种效应显著延迟了达到扩散状态所需的时间，在扩散状态中，颗粒的均方位移随时间线性增加。这一结果提出了挑战，连接测量非中性和超冷中性等离子体实验，以及分子动力学模拟，由于其有限的尺寸与流体传输特性。
2021-02-08 physics.plasm-ph
Structures and Diffusion of Two Dimensional Dusty Plasmas on One Dimensional Periodic Substrates
使用数值模拟，我们研究的结构和扩散的二维尘埃等离子体（2DDP）中存在的一维周期性基板（1DPS）作为增加基板强度的函数。计算了垂直于基片调制方向的双关联函数和尘埃粒子的均方位移。结果表明，由于采用了1DPS，2DDP的结构和动力学都表现出很强的各向异性效应。随着衬底强度从0开始增加，尘埃等离子体沿1DPS各势阱的结构有序度先增加，可能是由于粒子间相互作用和粒子-衬底相互作用的竞争，然后逐渐降低，这可能是由于维数降低和涨落增强.沿着1DPS势阱的MSD清楚地显示了我们研究的2DDP中的三个扩散过程。在初始弹道运动和最终扩散运动之间，存在中间亚扩散，这可能是由于衬底引起的笼化动力学畸变。
2018-10-11 physics.plasm-ph
Anisotropic anomalous diffusion in microgravity dusty plasma. Part One: Nonextensive Statistical Analysis
本研究利用PK-4装置数据，通过非广延统计分析方法，揭示了微重力尘埃等离子体中由电场引起的各向异性反常扩散，并发现压力与电流对系统平衡态的影响。
2025-04-23 physics.plasm-ph
Slow dynamics in a quasi-two-dimensional binary complex plasma
实验研究了由两种不同尺寸的微粒组成的准二维非晶态复杂等离子体中的慢动力学。使用视频显微镜观察单个粒子的运动，并计算中间散射函数的自部分以及均方粒子位移。长时间的结构弛豫揭示了玻璃化转变附近的特征行为。我们的研究结果表明，二元复杂等离子体可以是一个很好的模型系统来研究经典过冷流体中的慢动力学。
2020-04-14 cond-mat.soft physics.plasm-ph
Reduced Plasma Frequency Calculation Based on Particle-In-Cell Simulations
我们提出了一个方案来计算的圆柱形电子束流的圆柱形隧道内的约化等离子体频率，从粒子在细胞（PIC）模拟得到的结果的基础上。在PIC模拟中，我们使用两个平行的，非拦截的，紧密间隔的网格，通过一个单音正弦电压源电连接在一起，调制电子束。在系统稳定工作后，对电子能量和束流沿隧道长度的分布进行了监测。我们建立了一个系统矩阵描述梁的动态，估计通过拟合一个2x2矩阵，最符合一阶微分方程，管理基于物理的系统。结果进行了比较，与理论的分支和Miracle模型，这是通常用于计算等离子体频率降低因子在这样的系统。我们的方法显示出良好的协议与理论模型，然而，它也是一般的。我们的方法可以潜在地用于确定在不同形状的束隧道中传播的电子束的降低的等离子体频率，其中还不存在理论模型，例如圆柱形或椭圆形电子束在圆柱形、正方形或椭圆形横截面的金属束隧道内传播的情况。它也可以应用于由多束流组成的电子束。
2022-05-11 physics.plasm-ph
Two-dimensional complex (dusty) plasma with active Janus particles
实验研究了含有活性Janus粒子的二维复杂等离子体。在低压氩气射频放电的等离子体鞘层中悬浮单层微米级塑料微球。所用的颗粒样品是规则颗粒和Janus颗粒的混合物，其一侧涂有一薄层铂。与仅由规则颗粒组成的悬浮液不同，包含Janus颗粒的悬浮液在所使用的实验条件下没有形成有序晶格。相反，粒子在无序悬浮液中以高动能四处移动。出乎意料的是，粒子的平均动能随着照射激光功率的增加而下降。这是由两个驱动力的竞争，电泳力和相反方向的离子拖曳力。粒子的均方位移按比例缩放为$t^α$，其中$α=2$在小时间$t$指示弹道运动，而$α=0.56\pm0.27$在较长时间由于Janus粒子倾向于以圆形轨道移动和外部约束的组合效应。
2022-11-21 physics.plasm-ph
Energy Transport in a Shear Flow of Particles in a 2D Dusty Plasma
进一步研究了激光驱动二维尘埃等离子体中的粘性加热和热传导，观察到了粒子的剪切流动。视频成像和粒子跟踪产生粒子速度数据，我们将其转换为连续数据，呈现为三个空间分布：平均粒子速度（即，流速）、均方颗粒速度和颗粒速度的均方波动。这些配置文件和它们的衍生物允许空间分辨的能量和动量连续性方程，我们使用的两个目的中的每一项的确定。首先，通过平衡这些项，使得它们的总和（即，当改变作为自由参数的粘度$η$和热导率$κ$时，我们在同一实验中同时获得了$η$和$κ$的值。其次，通过比较粘性加热和热传导项，我们得到了粘性加热的空间分辨表征。
2012-10-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The effect of parameter drift in the transport of magnetized plasma particles
本文基于Horton模型研究磁化等离子体中漂移波振幅调制对粒子输运与混沌的影响，发现湍流场的相干性而非混沌性是决定输运效率的关键，为等离子体控制提供了新视角。
2025-09-16 nlin.CD physics.plasm-ph
