Adjoint Monte Carlo calculation of charged plasma particle flux to wall
本文介绍了一种计算带电等离子体粒子到托卡马克等离子体壁的通量的伴随/反向蒙特卡罗方法。描述了两种应用：聚变产物激活探针和具有快速离子损失诊断的中性束注入即时损失测量。在这两种情况下，粒子与背景等离子体的碰撞可以省略。
2015-04-02 physics.comp-ph 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
Modeling of Plasma-Assisted Conversion of Liquid Ethanol into Hydrogen Enriched Syngas in the Nonequilibrium Electric Discharge Plasma-Liquid System
在这项工作中，我们报告了与等离子体-液体系统中液体乙醇等离子体转化为富氢合成气相关的实验和理论研究的最新结果，其中使用可用的诊断和数值建模，在具有液壁的气体通道中进行放电。
2008-09-05 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Electron drag force in EUV induced pulsed hydrogen plasmas
极紫外（EUV）诱导的脉冲等离子体由于其瞬态特性而独特：等离子体在非热状态（当EUV功率在脉冲开始时接通时）和热状态（在约20 us处脉冲结束）之间切换。结果表明，虽然在氢等离子体中的纳米尺寸的颗粒上的电子拖曳力是可以忽略不计的离子拖曳力相比，在脉冲的开始，但它可以是占主导地位的脉冲结束时，可以发挥重要的作用，在粒子输运导致缺陷率问题的半导体芯片生产技术。
2021-12-24 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
Characterization of hydrogen plasma in a permanent ring magnet based helicon plasma source for negative ion source research
研制了单驱动负离子源实验装置HELEN-I，重点研究负氢离子的产生。在螺旋波加热的等离子体中，可以获得非常高的等离子体密度（$\sim10^{19} m^{-3}$），其中下游区域中的电子温度低至$\sim$ 1 eV。这些条件有利于负氢离子的产生。在IPR的HELEN-I设备中，螺旋等离子体是在由永久环形磁体产生的发散磁场中使用氢气产生的。将频率为13.56 MHz的800- 1000 W的RF功率（$P_{RF}$）施加到Nagoya-III天线以在等离子体中激发m = 1螺旋模式。等离子体被限制在一个多尖形场配置的膨胀室。在$P_{RF}$ 700 W附近观察到从电感耦合模到Helicon模的转变，其中等离子体密度$\sim 10^{18} m^{-3}$和电子温度$\sim$ 5 eV在驱动器中，$\sim$ 1 eV在膨胀体积中。采用基于$H_α/H_β$比值的光发射光谱（OES）诊断技术和基于激光光剥离的腔衰荡光谱（CRDS）诊断技术测量了膨胀室中的线积分负氢离子密度。负氢离子密度的测量值在6 mTorr压力下为$10^{16} m^{-3}$的量级，并且在螺旋模式下不随功率、压力和下游轴向磁场变化而显著变化。考虑负氢离子产生和破坏的不同反应速率，将负离子密度测量值与使用粒子平衡法计算的理论估计值进行比较。应注意，目前在等离子体放电中不注入铯（Cs）以增强$H^-$离子…
2018-11-29 physics.plasm-ph
Observation of the molecular assisted recombination in a hydrogen plasma
利用线性偏滤器等离子体模拟器TPD-SheetIV，对分离氢等离子体中分子辅助电离（MAR）的空间结构进行了实验观测，包括解离复合和相互中和通道。质量分析结果表明，在一定的气压范围内，等离子体中心的解离复合占主导地位。同时，观察到MAR中通过H-离子形成的相互中和发生在等离子体的外围，其中发现冷电子（~1 eV），H-离子形成是由解离电子附着到H2（v）产生的。
2004-10-20 physics.plasm-ph
Exploring the electron density in plasma induced by EUV radiation: II. Numerical studies in argon and hydrogen
我们使用数值模拟来研究EUV诱导的氩和氢等离子体的演化。模拟的结果进行了比较，通过微波腔共振光谱测量的电子密度。结果发现，测量的电子密度可以用来推导等离子体在腔中的积分量。然而，在某些情况下，应考虑设置几何形状、EUV光谱和EUV诱导的二次发射的影响。讨论了这些参数对产生的等离子体和测量的电子密度的影响。
2016-03-26 physics.plasm-ph
Energy losses of fast heavy-ion projectiles in dense hydrogen plasmas
最近的研究表明，计算稠密氢等离子体中快重离子射弹能量损失的Bethe-Larkin公式可由电子-离子关联修正[Phys. Rev. Lett. \textbf{101}，075002（2008）]。我们报告了基于[Phys. Rev. EPDMATHABMO，3470（2000）]中通过数值模拟获得的$g_{ei}(0)$值的该校正的数值估计。我们也将这个结果推广到具有双团电荷分布的射弹情形。我们表明，在具有随机取向的电荷中心的双团簇射弹的情况下，增强了电子-离子相关校正的实验可见性。虽然我们在这里考虑氢等离子体，使物理上的效果更清楚，推广到多物种等离子体是直截了当的。
2008-12-22 physics.plasm-ph
Molecular Understanding of the Effect of Hydrogen on Graphene Growth by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition
等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术利用等离子体的独特性质，提供了一种低温、高效、无催化剂的制备石墨烯材料的方法。本文采用反应分子动力学模拟的方法，从原子尺度上研究了PECVD法生长石墨烯的详细过程。具有不同碳/氢（C/H）比的烃自由基在生长过程期间在等离子体环境中用作解离前体。模拟结果表明，前驱体中氢含量对石墨烯的生长行为和临界性质有显著影响。在石墨烯片中形成的六边形碳环的最高数量（其是其质量的指标）是在前体中的C/H比为1：1时实现的。此外，增加前驱体中的氢含量被证明可以降低碳团簇的生长速率，并防止在生长过程中形成弯曲的碳结构。这些发现提供了一个详细的了解的基本机制，氢气的影响，在PECVD工艺中的石墨烯的生长。
2021-09-24 physics.plasm-ph
Pure Monte Carlo Method: a Third Way for Plasma Simulation
本文提出了一种全新的等离子体模拟方法，而不是传统的两种方法：流体/动力学连续统（FKC）方法和粒子模拟（PIC）方法。该方法基于纯蒙特卡罗（PMC），但远远超出了传统的处理方法。PMC通过MC方法求解系统中的所有方程（动力学、流体、场），并处理系统中的所有过程（碰撞等）。两种方法都显示出了各自的优势，有可能成为等离子体模拟的第三种重要方法，甚至完全取代前两种方法。它也适用于许多尚未解决的问题，从而将等离子体模拟带入一个新的时代。
2012-10-10 physics.comp-ph 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
Plasma probe characteristics in low density hydrogen pulsed plasmas
探针理论只适用于探针对等离子体的扰动可以忽略不计的情况。然而，它并不总是可能知道，先验，一个特定的探针理论可以成功地应用，特别是在低密度等离子体。这在瞬态、低密度等离子体的情况下尤其困难。在这里，我们应用探针诊断结合2D粒子细胞模型，与脉冲低密度氢等离子体的实验。计算考虑了整个腔室的几何形状，包括作为腔室中电极的等离子体探针。有人发现，模拟再现的探针IV特性的时间演化具有良好的精度。模拟和探针测量等离子体密度之间的不一致是由于探针理论测量低密度脉冲等离子体的适用性有限。事实上，在这里研究的情况下，探针测量将导致等离子体密度的大高估。相比之下，等离子体演化和探针特性的模拟不受这种严格的适用性限制。这些研究表明，探针理论不能通过探针测量来证明。
2014-12-09 physics.plasm-ph
Implicit and electrostatic Particle-in-cell/Monte Carlo model in two dimensional and axisymmetric geometry II: Self-bias voltage effects in capacitively coupled plasmas
本文采用隐式Particle-in-cell/MonteCarlo模型，研究了二维轴对称空间中的电容耦合等离子体。自偏置直流电压的影响被认为是自洽的。由于有限长度效应，自偏置直流电压与电极面积成正比关系。二维动力学效应也照亮。与流体模型相比，PIC/MC模型不涉及数值扩散，因而能更好地模拟等离子体的特性。
2010-01-18 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Inference of the degree of dissociation of weakly collisional hydrogen plasmas using collisional-radiative models
本研究开发了一种新的分析技术，通过改进碰撞辐射模型处理双麦克斯韦电子能量分布和辐射俘获效应，结合Fulcher-alpha跃迁分析，推断弱碰撞氢等离子体的解离度，并在MAXIMUS装置中通过实验验证了其有效性。
2025-04-29 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 kinetics in non-equilibrium plasma in the electrical discharge in Ar/CH3OH/H2O mixture
首次从理论上研究了Ar/CH_3OH/H_2 O混合气体放电中分子氢的等离子体动力学。研究了击穿场强、放电功率、溶液成分和极间抽氩速率对[H2]的影响。最高的氢浓度达到20%的甲醇馏分在溶液中。结果表明，[H2]随放电功率的线性增加而增加，随气体体积流速的增加而减小。
2010-07-20 physics.chem-ph physics.plasm-ph
Equation of state for dense hydrogen and plasma phase transition
我们在化学图像中计算了稠密氢的状态方程。将流体变分理论推广到由分子、原子、电子和质子组成的多组分系统。化学平衡假设的反应解离和电离。我们确定了与等离子体相变有关的热力学不稳定区域。沿Hugoniot曲线计算了反射率，并与实验结果进行了比较。状态方程数据被用来计算木星内部的压力和温度分布。
2007-04-02 physics.plasm-ph
Ion-atom-atom three-body recombination in cold hydrogen and deuterium plasmas
基于超球坐标下的经典轨道计算，对氢、氘等离子体中离子-原子-原子三体复合过程进行了详细的研究。我们的结果，由于长程电荷诱导偶极相互作用的主导作用，表明H $_2^+$和D $_2^+$的情况下，氢和氘等离子体的主要反应产物，分别。此外，当碰撞能超过分子离子的离解能时，我们发现一个更陡的能量依赖反应速率，从而进入一个新的以短程相互作用为主的动力学区域.
2022-07-12 physics.atom-ph physics.plasm-ph
Evidence of the production of hot hydrogen atoms in RF plasmas by catalytic reactions between hydrogen and oxygen species
发现在GEC电池中RF产生的H2O等离子体的整个体积（13.5cm ID × 38 cm长度）中存在选择性H原子线增宽。特别是，在低压下（例如，<0.08托），显著分数（约。20%）的原子氢是“热的”，能量大于40 eV，具有压力依赖性，但仅具有弱的功率依赖性。加宽的程度几乎是独立的GEC细胞内研究的位置，类似于最近发现的He/H2和Ar/H2等离子体在同一GEC细胞。与氢原子谱线相反，在低压下没有观察到氧物种谱线的加宽。此外，在相同电池中以类似压力和吸附功率运行的对照H2/H2等离子体中，没有观察到原子氢、H2或任何其他谱线的显著加宽。由于高电场引起的带电物质的斯塔克增宽或加速不能解释结果，因为（i）电子密度在数量级上是不足的，（ii）RF场基本上被限制在阴极下降区，与不依赖于位置的增宽相反，以及（iii）仅原子氢线被增宽。相反，所有的数据都与一个模型相一致，该模型声称特定的预测物种可以通过共振能量转移机制起催化作用，在等离子体中产生热氢原子。
2005-08-31 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Hydrogen electron cyclotron resonance ion sources plasma characterization based on simple optical emission spectroscopy
本文提出用简易光学发射光谱和低成本透射衍射光栅对自研紧凑型氢电子回旋共振离子源进行等离子体表征，通过CCD图像简单处理即可优化射频功率、频率和氢气流量等运行参数，证明该方法足以满足离子源基本等离子体诊断需求。
2025-01-31 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Compact Cryogenic Source of Periodic Hydrogen and Argon Droplet Beams for Relativistic Laser-Plasma Generation
我们提出了一个低温源的周期性流的微米大小的氢和氩液滴作为理想的质量有限的目标系统的基本强激光驱动等离子体应用。高度紧凑的设计与高时间和空间液滴稳定性相结合，使我们的注射器非常适合使用最先进的高功率激光器的实验，其中激光脉冲和液滴之间的精确同步是强制性的。我们通过用多太瓦脉冲照射氩液滴来证明这一点。
2012-01-18 physics.plasm-ph
Achievement of 1 MA Discharges in Hydrogen-Boron Plasmas on EXL-50U
Hebei Key Laboratory of Compact Fusion（河北紧凑型聚变重点实验室）；ENN Science and Technology Development Co., Ltd.（新奥科技发展有限公司）；Hefei University of Technology（合肥工业大学）；Southwestern Institute of Physics（西南物理研究院）；Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute of Fusion Energy and Nuclear Waste Management- Plasmaphysik（于利希研究中心核能与核废物管理研究所等离子体物理部）
EXL-50U球形托管实现了1 MA氢-硼等离子体放电，通过富含硼的燃料策略和ECRH与中央螺线管协同作用，展示了高性能等离子体的可行性及低回路电压启动技术。
2025-05-12 physics.plasm-ph
On the ionization equilibrium of hot hydrogen plasma and thermodynamic-consistency of formulating finite internal partition functions
在非理想氢等离子体系统中，研究和分析了化学图像中的化学相容性有限内部配分函数（IPF）问题，揭示了文献中广泛使用的化学配分函数中的不准确性和不一致性。在这里进行的分析，虽然执行的纯非理想氢等离子体的最简单的情况下，它显示了问题的所有具体特征，并可扩展到一般情况下的复杂的多组分等离子体混合物。给出了自由能构型分量可分性的判据，并给出了该问题的精确一致的表述。所提出的标准和引入的一致性制定的问题，明确在文献中的其他配方的歧义，并提供了一个更好的理解的问题。一个说明性的例子表明，所提出的一致性制定和条款的重要性，必不可少的热力学一致性，这是通常被忽视的其他作者在文献中的简单性和有效性。
2010-10-06 physics.plasm-ph
Photoelectron Emission from Metal Surfaces Induced by VUV-emission of Filament Driven Hydrogen Arc Discharge Plasma
利用强流驱动的多尖点弧放电体积产生H^-离子源（LIISA）进行了光电子发射测量。已经发现，用Al、Cu、Mo、Ta和不锈钢（SAE 304）获得的光电子电流在相同的数量级上。光电子电流与放电功率呈线性关系。实验表明，由于量子效率的能量依赖性，光电子发射仅在氢光谱的短波长范围内是显著的。它是估计从测量的数据，从等离子体室壁的最大光电子通量是在1 A每千瓦的放电功率的顺序。
2015-03-27 physics.plasm-ph
Evidence of catalytic production of hot hydrogen in rf generated hydrogen/argon plasmas
本文在一个大的GEC池（36 cm长，14 cm内径）中，绘制了纯H_2和Ar/H_2混合气体中氢原子谱线的选择性展宽随位置、H_2/Ar比、时间、功率和压强的变化曲线。关于选择性谱线增宽的几个观察结果特别值得注意，因为它们是基于早期模型所未预料到的。首先，发现巴耳末线的异常加宽存在于整个等离子体中，而不仅仅是在电极之间的区域中。第二，加宽始终是操作参数的复杂函数，特别是气体组成（最高纯H2）、位置、功率、时间和压力。显然，早期模型没有预料到的是，在某些条件下，在入口端发现了最高浓度的“热”（>10 eV）氢，而不是在电极之间的高场区域，在其他条件下，最热的H在（出口）泵（也是接地电极）端。第三，激发和电子温度小于一个电子伏特的所有区域的等离子体不直接相邻（> 1毫米）的电极，提供额外的证据表明，能量加宽，相反的标准模型，是不是从外地获得。第四，与我们早期对氢/氦和水等离子体的研究相反，我们发现在某些条件下，整个GEC型电池中98%的原子氢处于“热”状态。几乎每一个操作参数的研究影响的性质的热H原子的人口，显然存在二阶和三阶效应，表明需要实验设计。概述了产生热氢原子的一些非场机制，特别是Mills的CQM模型所提出的机制。
2005-08-31 physics.plasm-ph
Confinement Effects of External Fields and Topological Defect on Hydrogen Atom in a Quantum-plasma Environment
本研究着眼于Aharonov-Bohm（AB）通量和磁场，以及量子等离子体中的拓扑缺陷对氢原子的约束效应。联合效应表明，该系统极具吸引力。此外，正如我们已经表明的，场的联合效应大于单个效应的总和，导致系统的束缚态能量发生显著变化。磁场可以作为控制参数或助推器，而拓扑缺陷和AB场需要将氢原子保持在量子等离子体中的低能量。我们的研究结果可以推广到原子结构和等离子体碰撞。
2022-03-12 physics.plasm-ph quant-ph
Hydrogen from Cellulose and Low-density Polyethylene via Atmospheric Pressure Nonthermal Plasma
本研究设计流注介质阻挡放电反应器，利用大气压非热等离子体从纤维素和低密度聚乙烯中制氢，发现纤维素制氢效率约为LDPE两倍且能耗减半，证明该方法在低温紧凑工艺下可行。
2023-07-09 physics.plasm-ph
Equation of state of a strongly magnetized hydrogen plasma
研究了恒定均匀磁场对部分电离氢等离子体热力学性质的影响。用格林函数方法计算了各种相互作用对热力学函数的贡献。量子磁化等离子体的物态方程是在低密度展开的框架内给出的，最高可达e^4 n^2阶，此外，还包括了在强磁场（2.35*10^{5} T << B << 2.35*10^{9} T）情况下通过束缚态的梯形贡献。我们表明，对于高密度（n=10^{27-30} m^{-3}）和温度T=10^5 - 10^6 K，中子星表面的典型非理想效应，例如必须考虑德拜屏蔽。
1998-07-13 physics.plasm-ph
Influence of surface materials on the volume production of negative ions in a radio-frequency driven hydrogen plasma
利用激光光剥离技术和朗缪尔探针测量了脉冲低压E模电感耦合射频（rf）驱动氢等离子体中负原子氢离子（H $^{-}$）的密度。本研究的重点是不同的金属表面材料的H $^{-}$离子的体积生产的影响。H $^{-}$密度在置于等离子体装置的下接地电极上的钨、不锈钢、铜、铝或钼的薄盘上方测量，作为气压和施加的射频功率的函数。对于铜、铝和钼，发现H $^{-}$密度对压力和射频功率非常不敏感，其值在3.6 × 10 $^{14}$至5.8 × 10 $^{14}$ m $^{-3}$之间。对于不锈钢和钨，H $^{-}$依赖性被发现是复杂的，除了在25 Pa的压力下使用射频功率从2.9 × 10 $^{14}$到1.1 × 10 $^{15}$ m $^{-3}$的类似线性增加的情况之外。双光子吸收激光诱导荧光被用来测量原子氢密度和相位分辨光学发射光谱被用来调查是否等离子体动力学的表面依赖。两组研究材料之间观察到的差异的解释给出了在表面反应机制的振动激发氢分子的创建。
2020-07-02 physics.plasm-ph
Diagnostics of low-pressure hydrogen discharge created in a 13.56 MHz RF plasma reactor
在1-17 × 10 ~（-1）Pa的气压范围内，在400-1000 W的功率范围内，对13.56 MHz的氢气射频放电进行了研究。用朗缪尔探针测量了电子能量分布函数和18电子密度。气体温度通过纯H2中的$α$系统和使用N2作为探测气体的氮气的第二正系统来确定。气体温度是恒定的，等于450 $\pm$ 50 K的电容性21耦合等离子体模式（CCP），它是随着压力和功率的电感耦合等离子体模式（ICP）。此外，氢23分子的基态振动温度被确定为在ICP和CCP模式下分别为3100和2000 $\pm$ 500 K左右。原子氢的浓度通过光化计测定，25通过使用Ar（5%）作为探测气体，或通过使用H2作为纯氢中的光化计26（Fulcher- $α$系统的Q1旋转线）在两种模式下氢密度的浓度随压力增加27，但在ICP模式下解离度略高（28因子2）。29 30提交至Physica Scripta 31
2019-11-08 physics.plasm-ph
Hydrogen atom in a quantum plasma environment under the influence of Aharonov-Bohm flux and electric and magnetic fields
本文研究了量子等离子体中沿$z$轴方向的电场和磁场对氢原子的限制作用。当量子能级局域化发生变化，本征值减小时，这种全包容效应导致系统成为强吸引系统。我们发现，光场的联合效应比孤立子效应更强，从而使系统的束缚态能量发生了显著的变化。我们还发现，要使氢原子在量子等离子体中保持一种低能介质，需要强电场和弱磁场，其中AB通量场可以作为调节器。微扰技术的应用不仅限于等离子体物理，还可以应用于分子物理。
2016-05-09 physics.plasm-ph quant-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
Ionization equilibrium of hot hydrogen plasma
用自由能最小化方法研究了温度T ~ 10^4 - 10^6 K的氢等离子体。提出了一个简单的分析自由能模型，它是准确的密度高达1克/立方厘米，并产生收敛的内部配分函数的原子。对占据几率形式进行了修正，使之适用于求解电离平衡问题。计算了电离度和状态方程，并与其它模型的结果进行了比较。
1996-07-01 astro-ph physics.plasm-ph plasm-ph
The derivation of Particle Monte Carlo methods for plasma modeling from transport equations
本文详细分析了等离子体模拟的粒子和蒙特卡罗方法，如Particle in Cell（PIC）、Monte Carlo（MC）和Particle in Cell / Monte Carlo（PIC/MC）等从输运方程的形式化操作中的推导过程。
2008-05-20 physics.plasm-ph
Comment on "On the ionization equilibrium of hot hydrogen plasma and thermodynamic consistency of formulating finite partition functions"
Zaghloul [Phys. Plasmas 17，062701（2010）; arXiv：1010.1161v1]重新考虑了等离子体热力学中的占据概率形式主义，并声称以前模型中的不一致之处。我表明，这种不正确的说法的起源是一个省略的配置因子的配分函数。本arXiv版本补充了两个附录，其中我添加了对同一作者最近关于同一主题的两篇出版物的评论和评论：关于他对这一评论的回应[Phys. Plasmas 17，124705（2010）]以及他对Hummer和Mihalas（1988）形式主义的批评[Phys. Plasmas 17，122903（2010）; arXiv：1010.1102v1]。
2011-03-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Application of path integral formalism to spectral line broadening: lyman alpha in hydrogenic plasma
本文用路径积分方法重新推导了电子碰撞近似中不考虑精细结构的莱曼α线形的结果。这里提出的方法旨在提供一个量子形式主义，将处理离子和电子在相同的物理基础。这种方法的优点也在于处理的情况下，动力学的影响。因此，我们给出了一个表达式的偶极自相关函数考虑到离子动力学效应。
2002-07-30 physics.plasm-ph
Exciton nature of plasma phase transition in warm dense fluid hydrogen
在20-300 GPa量级的压力和1000-5000 K的温度下，热的致密流体氢从绝缘体到导电状态的转变一直是过去几十年来活跃的科学研究的主题。各种实验方法的使用尚未导致获得可靠一致的结果，尽管进行了多次尝试，理论方法尚未能够解释现有的差异，以及氢流体转变为导电状态的机制的微观性质。在这项工作中，我们已经发现了一个关键的机制与激子对的形成和解离，这使得可以解释几个阶段的氢从分子状态到等离子体的过渡。该机制能够对多个实验结果进行定量描述，并解决不同实验研究之间的差异。
2022-04-13 cond-mat.other physics.plasm-ph
Molecular dynamics of nondegenerate hydrogen plasma using improved Kelbg pseudopotential with electron finite-size correction
本文提出一种带电子有限尺寸修正的改进Kelbg赝势，用于非简并氢等离子体的半经典分子动力学模拟，解决了低温下非物理团簇形成问题，并系统分析了耦合参数对等离子体热力学性质的影响。
2025-08-27 physics.plasm-ph
An ultraviolet photodetector based on conductive hydrogenated TiO$_2$ film prepared by radio frequency atmospheric pressure plasma
本文提出一种基于射频大气压等离子体氢化TiO$_2$薄膜的可穿戴紫外光电探测器，通过引入氧空位将电导率提升9个数量级，在365 nm处响应度达632.35 mA W$^{-1}$，并实现环境紫外实时监测与Wi-Fi数据传输。
2024-03-29 physics.plasm-ph
Electromagnetic particle-in-cell modeling of an electron cyclotron resonance plasma discharge in hydrogen
本文使用全电磁隐式粒子模拟/蒙特卡罗代码模拟2.45 GHz氢气电子回旋共振放电，发现电子能量呈三麦克斯韦分布，模型准确预测了流体模型低估的氢自由基特性，与实验数据高度吻合。
2024-12-20 physics.plasm-ph
Spatiotemporal Dynamics of Hydrogen Plasma Smelting Reduction of iron ore: A Multi-Species Diagnostic Approach
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；National Laboratory of the Rockies（落基山国家实验室）；Missouri University of Science and Technology（密苏里科技大学）
研究铁矿石氢等离子体熔融还原的时空动力学，采用多物种光发射光谱结合红外热成像等方法，解析反应器电弧，揭示非等温放电分层结构，重新定义动力学建模边界条件，建立可转移的多物种诊断框架。
2026-07-09 physics.plasm-ph
Sound Absorption in Partially Ionized Hydrogen Plasma and Heating Mechanism of Solar Chromosphere
利用中性氢原子电子碰撞电离的Wannier截面，计算了电子碰撞电离率和两电子复合率随温度的变化关系。导出了电离度偏离平衡值时的熵产生和功率耗散。这是所得到的伴随化学反应的熵产生的一般公式的特殊情况。计算了声波的阻尼率，并考虑了电离过程占主导地位的条件。提出了太阳色球加热机制的准经典近似。对液体和晶体中阻尼率的几种类似现象作了简要的讨论，例如，一杯啤酒或英国盐溶液发出的震耳欲聋的声音。从第一性原理出发，导出了氢等离子体二阶或体（或体积）粘滞系数的显式表达式。这是第一次从第一原理计算出第二粘度。
2020-10-28 physics.plasm-ph
First hydrogen operation of NIO1: characterization of the source plasma by means of an optical emission spectroscopy diagnostic
NIO 1是一种紧凑灵活的射频H离子源，由Consorzio RFX和INFN-LNL开发。NIO 1实验的目的是优化负离子的产生及其提取和束流光学。在其调试的初始阶段，NIO 1使用氮气运行，但现在该源也定期使用氢气运行。为了评估源的性能，安装了光学发射光谱诊断。该系统包括一个光谱范围为300-850 nm的低分辨率光谱仪和一个高分辨率（50 pm）光谱仪，分别研究可见光范围内的原子和分子发射。的光谱数据也已被解释的装置在IPP Garching开发的碰撞辐射模型。除了诊断硬件和数据分析方法，本文提出了第一个等离子体测量跨越过渡到全H模式，在氢放电。描述了等离子体参数中的这种转变的特征签名，特别是从等离子体发射的光在一定功率阈值以上的突然增加。
2022-11-07 physics.plasm-ph
Slow and fast micro-field components in warm and dense hydrogen plasmas
本文研究了耦合条件下离子-电子双组分等离子体中局域电场的统计特性。等离子体中带电点和中性点处的随机场具有慢涨落和快涨落两种特性。首次对这些局部场进行了基于直接时间平均的统计研究。对于温暖和稠密的等离子体条件，通常是$N_{e}\approx 10^{18}cm^{-3}$、$% T_{e}\approx 1eV$，已经进行了中性氢、质子和电子的良好控制的分子动力学（MD）模拟。依靠这些\textit{ab initio} MD计算这项工作的重点是分析的概念，统计独立的慢和快的局部场分量，考虑的时间平均电场的基础上。这些MD模拟的结果与基于静态屏蔽场的相应标准结果之间存在较大差异。所讨论的效应对于与随机电场波动有关的物理现象是重要的，例如，用于稠密等离子体中的谱线展宽。
2007-10-10 physics.plasm-ph
Significant Contribution of Projectile Excited States to the Stopping of Slow Helium Ions in Hydrogen Plasma
慢重离子在等离子体中的能量沉积和原子过程，如电子俘获、电离、激发和辐射衰变等，是一个尚未解决的基本问题。在这里，我们调查，实验和理论上，停止100千电子伏=u氦离子在一个定义良好的氢等离子体。我们精确的测量结果表明，与常用的有效电荷的半经典方法的预测相比，能量损失要高得多。通过求解含时速率方程（TDRE），计算了所有主要的入射态和所有相关的原子过程，计算结果与实验数据非常吻合。我们还发现，作为电子俘获和电离的桥梁，射弹激发态及其辐射衰变可以显著影响平衡电荷态，从而导致等离子体中离子停止的显著增加。
2020-06-02 physics.plasm-ph
Cluster virial expansion for the equation of state of partially ionized hydrogen plasma
利用团簇维里展开方法研究了电子-原子相互作用对部分电离氢等离子体状态方程的贡献。本文首次采用Beth-Uhlenbeck方法，由相应的散射相移和结合能计算了电子-原子（束缚团簇）对的第二维里系数。实验散射截面以及不同的赝势模型的基础上计算的相移被用作输入的Beth-Uhlenbeck公式。通过在相移计算中加入泡利阻塞和屏蔽，我们推广了团簇维里展开，以便也覆盖近固体密度等离子体。我们目前的结果为电子原子的维里膨胀和相应的状态方程，即压力，成分和化学势作为密度和温度的函数的贡献。这些结果进行了比较与半经验的方法，部分电离等离子体的热力学。避免任何不合理的输入量，Beth-Uhlenbeck第二维里系数的电子原子相互作用代表了其他半经验方法的基准。
2010-06-07 physics.plasm-ph
EUV-induced Hydrogen Plasma : Pulsed Mode Operation and Confinement in Scanner
在过去的几年里，EUV光刻扫描系统已经进入了最先进的集成电路（IC）的大批量制造，其关键尺寸低至10 nm。该技术使用13.5 nm EUV辐射，该辐射通过近真空H2背景气体成形和传输。该气体被EUV辐射激发成低密度H2等离子体，如在脉冲模式操作中由EUV源中的激光产生等离子体（LPP）产生的。因此，在由扫描器系统内的壁和反射镜产生的限制中，产生了还原等离子体环境，必须详细理解该还原等离子体环境以使反射镜透射率在寿命期间最大化并使扫描器中的分子和粒子污染最小化。除了被照射的反射镜、掩模版和晶片之外，还必须考虑对周围构造材料的等离子体和自由基负载。本文将提供一个概述的EUV感应等离子体扫描仪的背景下。特别注意将给予等离子体参数在一个有限的几何形状，如可能会发现在扫描仪区域附近的掩模版。此外，这些特定的等离子体参数的离线设置的翻译将进行讨论。
2021-05-20 physics.plasm-ph
Virial Expansion of the Electrical Conductivity of Hydrogen Plasmas
本文以电阻率维里展开的形式，给出了氢作为最简单离子等离子体的电导率$σ(n,T)$的低密度极限与温度T和质量密度n的函数关系。量子统计方法产生的最低维里系数的准确值，作为基准的分析方法的电导率，以及从基于密度泛函理论的分子动力学模拟（DFT-MD）或路径积分蒙特卡罗（PIMC）模拟得到的数值结果。虽然这些模拟非常适合于计算$σ(n,T)$在一个广泛的密度和温度范围内，特别是对于温暖的致密物质区域，他们成为计算昂贵的低密度限制，维里膨胀可以用来平衡这个缺点。我们提出了新的DFT-MD模拟结果，在该制度和讨论的帐户电子-电子碰撞的维里膨胀相比。
2021-09-23 physics.plasm-ph
Mysteries and Unknows of Single Bubble Sonoluminescence from Viewpoint of Plasma Spectroscopy
在含氢液体的多气泡和单气泡声致发光光谱中观察到的紫外连续光谱具有相同的物理性质-电子激发的氢分子的辐射解离（以及可能的重稀有气体如ArH的辐射解离）。在“水中气泡”的SBSL的情况下，振荡气泡实际上由具有周期性变化的水蒸气量的氢/氩混合物组成。所提出的机制是能够解释所有可用的光谱观测没有任何外来的假设，但在条款通常的等离子体光谱。
2001-01-23 physics.plasm-ph
The formation of atomic oxygen and hydrogen in atmospheric pressure plasmas containing humidity: picosecond two-photon absorption laser induced fluorescence and numerical simulations
大气压等离子体是活性物质的有效来源，使其适用于工业和生物医学应用。我们量化的基态密度的关键物种，原子氧（O）和氢（H），产生的混合物的水蒸气（高达0.5%）的氦原料气在射频驱动的等离子体在大气压下。使用双光子吸收激光诱导荧光的绝对密度测量需要精确的有效激发态寿命。对于大气压等离子体，由于激发态的快速碰撞退激发，需要皮秒分辨率。这些绝对的O和H密度测量，在喷嘴的等离子体射流，用于基准的活塞流，0 D化学动力学模型，不同的湿度含量，以进一步研究O和H的主要形成途径。结果发现，杂质可以发挥至关重要的作用，在小分子混合物的O的生产。因此，对于可控的反应性物质的生产，建议将分子故意混合到进料气体中，而不是依赖于环境分子。受控的湿度含量也被确定为一个有效的剪裁机制的O/H比。
2020-04-03 physics.plasm-ph
Plasma-neutral collision operators for hydrogen isotopes: kinetic and gyrokinetic descriptions, comparison to fluid
CEA, IRFM（法国原子能委员会，聚变研究和技术研究所）；Aix-Marseille Univ., CNRS, PIIM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心，等离子体物理研究所）
该研究推导了氢等离子体与氢原子相互作用的动理学和 gyrokinetic 等离子体-中性粒子碰撞算子，发现其与流体模型存在显著差异，凸显了动理学效应在边缘等离子体动量能量交换中的重要性。
2026-10-14 physics.plasm-ph
Electrical Conductivity of Hydrogen Plasmas: Low-density Benchmarks and Virial Expansion Including $e-e$ Collisions
本文通过改进的维里展开研究氢等离子体电导率的低密度极限，以量子统计精确值作为基准，并利用修正因子处理DFT计算中的电子-电子碰撞，验证一阶维里系数并讨论二阶维里系数取值。
2024-01-15 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
