On the expansion of non-ideal copper plasma into vacuum
针对真空电弧中爆炸性电子发射的典型条件，分析了非理想铜等离子体向真空中的膨胀。气体动力学模型求解欧拉方程与状态方程（EoS）的弱非理想等离子体考虑到电离能校正，由于电子-离子库仑耦合。当等离子体的性质和成分发生剧烈变化时，EoS对等离子体膨胀的影响并不显著。根据模拟结果，真空电弧等离子体诊断中常用的“冻结”状态理论的有效性是值得怀疑的。
2020-01-31 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Plasma instability of magnetically enhanced vacuum arc thruster
采用双流体流动等离子体模型描述了磁增强真空电弧推力器（MEVAT）中等离子体旋转及其不稳定性的演化。典型的实验参数，包括等离子体密度，平衡磁场，离子和电子温度，阴极材料，轴向流速度，和方位角旋转频率。结果表明，等离子体不稳定性的增长率随旋转频率和电场强度的增大而增大，随电子温度和原子量的减小而减小，并解释了其物理机制。比较了密度涨落和平衡密度梯度的径向结构，发现它们峰值的径向位置非常接近，表明密度梯度驱动的电阻漂移模式。扰动质量流在等离子体柱横截面上的时间演化，表现为边缘处的顺时针旋转（电子抗磁漂移方向）和芯部处的逆时针旋转（离子抗磁漂移方向），中间隔着从$n=0$到$n=1$的模式过渡层.这项工作，据我们所知，是第一个治疗的旋转和轴向流引起的等离子体不稳定性的MEVAT，也是很大的实际利益，其他电推力器的旋转等离子体长期稳定运行和推进效率优化。
2018-11-29 physics.plasm-ph
Dense e$^-$e$^+$ plasma formation in magnetic dipole wave: vacuum breakdown by 10-PW class lasers
当使用数拍瓦激光研究物质与极端场的相互作用时，存在两种极限情况，即最大化电场或磁场。在这里，主要的注意力是支付的最佳配置的激光束的形式的m-偶极波，最大限度地提高了磁场，和相应的生产对等离子体通过QED级联使用10-PW类激光器。我们表明，相对于雪崩对产生的真空击穿阈值约为10 PW。利用三维粒子模拟技术，我们深入研究了真空击穿的物理过程，即详细研究了在非均匀电场和磁场中产生的粒子的运动轨迹、雪崩阶段粒子对密度的时空分布以及带电粒子和γ光子的能量分布。形成的等离子体结构代表同心环的中心磁轴，这可能会导致显着的变化相比，e-偶极子波的情况下，激光-等离子体相互作用。
2021-03-30 physics.plasm-ph
Vacuum laser acceleration of relativistic electrons using plasma mirror injectors
使用激光在很短的距离内将粒子加速到相对论能量一直是物理学的长期目标。在为电子提出的各种方案中，真空激光加速吸引了相当大的兴趣，并且由于其吸引人的简单性而在理论上得到了广泛的研究：电子与真空中的强激光场相互作用，并且可以连续加速，只要它们保持在给定的场相位，直到它们逃离激光束。但实验证明这种效应极具挑战性，因为它对激光场中电子注入的条件提出了严格的要求。在这里，我们通过使用等离子体镜在超强激光场中注入电子，首次解决了这个长期存在的实验问题，并获得了真空激光加速的明确证据。随着PetaWatt级激光器的出现，该方案可以提供具有竞争力的极高电荷（nC）和超短相对论电子束源。
2015-11-18 physics.plasm-ph
Electron dynamics and injection in plasma-based accelerators with sharp vacuum-plasma transitions
从理论上研究了激光或粒子束从真空进入欠密等离子体的动力学过程。我们的理论模型结合了拉格朗日流体模型与经典的准静态尾流场理论。研究发现，背景电子可以注入尾场，因为尖锐的真空-等离子体跃迁可以降低注入阈值。该模型可以从理论上给出注入条件、注入阈值以及注入长度，并与计算机模拟结果进行了比较。此外，在注入阈值附近可以产生高质量的电子束，该方案在降低注入阈值和提高等离子体加速器的束流质量方面具有广阔的应用前景。
2017-11-20 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Reproducibility of a Titanium Plasma Vacuum Spark Discharge
在120 ns 150 kA放电中使用钛电极的真空火花等离子体的广泛操作的结果。热点被发现形成一个规则的间距在拉链Z箍缩等离子体，形成接近阴极，并延伸到约三分之二的阳极间隔在一段时间内的几纳秒。放电的轴由聚焦到阴极电极表面上的Nd：YAG激光的初始等离子体很好地限定。给出了一个阳极电极寿命内热点形成的统计数据。一个和三个热点之间的形式和有利的位置是在1.5和3.0毫米，从阴极和最强的发射，如在过滤的X射线针孔相机中观察到的，来自最接近阴极的热点。在50和350 nm之间解析的发射光谱显示了宽范围的Ti电离，其允许区分阳极吹离等离子体、Z箍缩和热点等离子体的温度。这些结果与滤波PIN二极管信号和滤波针孔图像进行了比较。
2006-11-27 physics.plasm-ph
High Power Vacuum Ultraviolet Source Based on Gasdynamic ECR Plasma
本文报道了在回旋管毫米波强辐射作用下，氢原子电子回旋共振放电等离子体产生真空紫外辐射的实验结果。所考虑的放电的显著特征是高等离子体密度（$10^{13}$ cm $^{-3}$数量级），并且同时具有高电子平均能量（$10 - 300$ eV），这使得可以显著增加通过微波辐射沉积到等离子体中的能量的VUV再发射的效率。在ECR条件下，利用脉冲回旋管辐射$37.5$ GHz / $100$ kW对简单的镜阱中的等离子体进行了加热实验。与Werner带、Lyman带（$160 \pm 10$ nm）和分子连续区（$180 \pm 20$ nm）重叠的Lyman-α线（$122 \pm 10$ nm）的测量体积VUV发射功率分别达到$45$、$25$和$55$ W/cm $^3$。在这三个范围内，在等离子体体积上积分的总绝对辐射功率估计为$22$ kW，即入射微波功率的$22$ %，这与理论预测相匹配。进一步优化的条件下的ECR氢放电持续强大的回旋管辐射提供了一个机会，有效的技术真空紫外光源的千瓦功率级的发展。
2021-11-22 physics.plasm-ph
On violent instability of a plasma-vacuum interface for an incompressible plasma flow and a nonzero displacement current in vacuum
在理想磁流体力学（MHD）等离子体-真空界面问题的经典表述中，忽略真空区的位移电流，给出了真空磁场的前Maxwell动力学的div-curl系统。为了理解真空电场对等离子体-真空界面演化的影响，我们不忽略位移电流，而是考虑真空中的麦克斯韦方程组。对于不可压缩等离子体流的情形，通过构造常系数线性化问题的Hadamard型不适定性例子，得到了平面等离子体-真空界面剧烈不稳定的充要条件.特别地，我们证明了只要未扰动等离子体和真空磁场共线，任何非零的未扰动真空电场使平面界面剧烈不稳定。这表明了相应的非共线条件的适定性的必要性和真空电场在等离子体-真空界面的演化中的关键作用。
2019-12-25 math-ph math.AP math.MP
Laser induced plasma expansion in quantum plasma
研究了超短激光脉冲与稠密冷等离子体的相互作用。由于等离子体的密度很高，需要考虑诸如玻姆势和量子压力等量子效应。结果表明，电子密度函数在传输方向上受到激光调制。这种调制可以通过激光强度的幅度和等离子体的有效参数来控制。对于某些特定的参数值，电子密度在空间上局域化。增加量子系数倾向于使高电子密度区域变稀，因为电子的总数是恒定的。因此，我们的理论预测等离子体膨胀的激光方向，由于量子效应。
2019-03-22 physics.plasm-ph
Two-dimensional shaping of Solov'ev equilibrium with vacuum using external coils
在这项工作中，我们展示了一种方法，用于构建Solov'ev平衡与任何给定的2D形状所包围的真空区域使用外部极向场线圈。计算域由两部分组成：等离子体区域，其中的解决方案是相同的Solov'ev解决方案，和真空区域，其中的磁场产生的外部线圈以及等离子体电流使用格林函数方法确定通过附近的分界线的匹配条件。然而，该方法并不特别限于Solov'ev平衡。该方案的精度、效率和鲁棒性表明，该方法可普遍应用于外线圈对真空区托卡马克等离子体的二维整形。
2022-04-17 physics.plasm-ph
Force exerted on particle bunch propagating near plasma-vacuum boundary
如果带电粒子束在等离子体-真空边界附近传播，它会激发表面波并受到边界产生的力。对于线性响应的等离子体和超相对论束团，计算了激发场的空间分布，并用初等函数近似了作用在短而窄的束团上的力。如果聚束在真空中，则力将聚束吸引到边界，否则排斥。力还有另外的聚焦和散焦分量。
2020-03-03 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Radiation of a Bunch Crossing a Boundary between a Vacuum and Cold Magnetized Plasma in a Waveguide
我们分析了一个小束团的电磁场，均匀移动的圆形波导和横向之间的边界填充了冷磁化电子等离子体和真空区域。假设磁场很强但有限，因此可以应用微扰技术。详细研究了两种情况：束团从等离子体中飞出进入真空区，束团从波导真空区飞出进入等离子体。波导模式分量的调查进行解析与复变函数理论的方法。在这种情况下的聚束辐射的主要特点被揭示。
2021-05-04 physics.acc-ph 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
Enhanced signature of vacuum birefringence in a plasma wakefield
提出在等离子体气泡尾场中利用偏振γ光子束探测真空双折射，结合强场与长作用距离优势，模拟显示信号可达10^-5至10^-2，为实验观测提供新途径。
2023-07-26 physics.plasm-ph
Expansion of Ultracold Neutral Plasmas with Exponentially Decaying Density Distributions
我们提出了一个超冷中性等离子体（UCNP）的初始密度分布，在空间中呈指数衰减的膨胀的研究，光致电离原子后不久，他们从四极（或双锥尖）磁阱释放。一个特征的离子声时标是明显的等离子体的大小和速度的演变，表明动态合理地描述了准中性等离子体的流体动力学膨胀的模型。然而，对于低等离子体密度和高初始电子温度，在中心密度峰值附近的过量离子动能表明在早期的显着的局部非中性。观测结果进行了比较，一个UCNP与初始高斯密度分布的自相似膨胀，和一个类似的标度律描述了这两种情况下的等离子体尺寸的演变。
2020-12-29 physics.plasm-ph
Expansion of a radial plasma blast shell into an ambient plasma
采用粒子模拟方法对径向爆炸弹在等离子体中的膨胀过程进行了模拟。未磁化的等离子体由电子和质子组成。静电冲击的形成和演变进行了观察，这是由离子声孤立波的冲击后等离子体中的爆炸壳离子的束上生长的尾随。尽管最初的径向对称流出，孤立波成为扭曲和纠缠，因此，他们打破了径向对称的流动。波及其与冲击环境离子的相互作用减慢了爆炸壳质子的速度，并使冲击后等离子体更接近平衡。
2017-08-26 physics.plasm-ph
Resistive MHD model for cylindrical plasma expansion in a magnetic field
热等离子体在磁场中膨胀的研究对于许多实验室和天体物理学应用是有意义的。本文提出了一个精确可解的解析模型，该模型适用于外磁场中膨胀的电阻等离子体在磁场不扰动等离子体运动的情况。该模型是基于一类精确的解决方案，在没有磁场的等离子体的纯径向膨胀。这种近似允许将电磁问题简化为考虑磁场的扩散方程。导出了在均匀磁场中膨胀的圆柱形等离子体的显式解。给出了与激光等离子体实验有关的数值算例。
2013-02-10 physics.plasm-ph
Linear pair creation damping of high frequency plasma oscillation
本文基于Dirac-Heisenberg-Wigner形式，研究了超高密度等离子体中朗缪尔波的线性色散关系。真空对物理可观测量的贡献导致紫外发散，这被电荷重整化所消除。剩余的真空贡献很小，并且与先前导出的随时间变化的真空极化的表达式一致。该理论的主要新特征是类似于朗道阻尼的阻尼机制，但等离子体激元能量引起电子-正电子对的产生。阻尼率（对创建率）的波数，温度和密度的依赖关系进行了分析。最后，对线性化理论的分析结果进行了比较。
2022-01-25 physics.plasm-ph
Characterization of a plasma window as a membrane free transition between vacuum and high pressure
等离子体窗口（PW）是一种用于分离两个不同压力区域的设备，同时让粒子束几乎没有损失地通过。它是由A.赫什科维奇在本出版物的过程中，呈现了具有3.3 mm和5.0 mm孔径的PW的特性。特别是在加速器系统中的应用相关的压力属性和基本的等离子体属性取决于外部参数之间的联系。在低压侧大约几毫巴，高压值达到750毫巴，同时以1 slm和4 slm（标准升/分钟）之间的体积流量和45 A至60 A的放电电流运行。所提出的PW的独特功能包括同时等离子体参数测定和陶瓷绝缘体之间的冷却板的情况下。光学分析表明，在超过10小时的操作时间后，组件没有明显的损坏或磨损，而阴极针在5小时后需要更换。
2019-11-18 physics.plasm-ph
"Gas-dynamic" expansion of a fast-electron flux in a plasma
考虑等离子体波的产生和吸收，研究了等离子体中快电子流的一维飞行。从动力学描述过渡到气体动力学。导出了电子和等离子体激元的气体动力学方程的封闭集合，并在单能注入快电子的情况下得到了一个解。该解代表了束-等离子体结构，束-等离子体结构在等离子体中以恒定速度传播。
2018-02-21 physics.plasm-ph
New class of self-similar solutions for vacuum plasma expansion admitting mono-energetic ion spectra
我们报告一类新的自相似解决方案等离子体膨胀到真空中，允许准单能离子光谱。一个简单的分析模型考虑到外部控制的热电子随时间变化的温度。当激光的时间轮廓被适当地定制时，等离子体的准中性自相似膨胀导致在相空间中的离子浓度以特定的速度，从而产生准单能谱。我们证明了这一分析预测使用一维粒子在细胞（PIC）模拟的时间依赖性的等离子体温度是由两个激光脉冲在一个合适的时间延迟拍摄在箔控制。
2007-11-26 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Modified surface redshift of pulsars and magnetars by magnetized plasmas and vacuum polarization
本文在Gordon有效度规理论的框架内研究了相对论性流对等离子体中辐射的传播，特别考察了真空极化对辐射谱的影响。发现流动磁化等离子体的电磁效应、动力学效应和真空极化效应可以使恒星的辐射谱发生移动。在特殊情况下，对光谱红移的修正可以达到与引力红移相同的量级。此外，由介质引起的红移是各向异性的，并且与波模有关。对于O模，红移的修正依赖于辐射的频率。对于较低频率的辐射，修改是由等离子体效应为主，而对于较高频率的辐射，由真空极化效应。对于X模式，修改是非色散的，并占主导地位的真空极化效应。真空极化对磁星X射线辐射的红移也有显著的影响。
2013-03-01 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Refraction of $e^-$ beams due to plasma lensing at a plasma-vacuum interface -- applied to beam deflection in a Copper cell with electrical RF-breakdown plasma
我们制定了一个可能的描述的偏转的相对论性$e^-$光束在不均匀的铜等离子体中，遇到的光束传播时，通过一个加速细胞，经历了高电场RF击穿。众所周知，非均匀等离子体形成并且可以持续高达几微秒，直到在加速结构中复合，其中场发射触发RF单元壁变形的熔化和电离。我们提出了一个初步的模型，由于集体等离子体响应的基础上的束流密度，等离子体密度和相互作用长度的偏转。
2014-05-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Plasma slab expansion into vacuum
在双温流体力学近似下，在零德拜半径的无色散极限下，求解了无碰撞等离子体板膨胀到真空中的问题。在这种方法的框架下，黎曼方法的解决方案提供了相当准确的描述等离子体动力学的整个过程。结果表明，无色散近似与等离子体流体动力学方程组的精确数值解吻合得很好。
2020-07-10 nlin.PS physics.flu-dyn physics.plasm-ph
An exact solution of the moving boundary problem for the expansion of a plasma cylinder in a magnetic field
本文给出了在均匀恒定磁场中无限大等离子体圆柱的精确解析解。与能量的发射和转换有关的电动力学方面也被考虑。所得结果可用于分析最近的实验和模拟数据。
2010-07-01 physics.plasm-ph
Dynamical Schwinger effect: Properties of the $e^{+}e^{-}$ plasma created from vacuum in strong laser fields
本文研究了真空中正负电子等离子体在最简单的线偏振、时间相关和空间均匀的电场“激光脉冲”作用下的动力学Schwinger效应。本研究的方法基础是动力学方程，它是所考虑的场模型中QED运动基本方程的精确结果。本文研究了剩余正负电子等离子体的一些特性及其形成的瞬态过程。
2014-12-19 hep-ph physics.plasm-ph
Influence of Electron Evaporative Cooling on Ultracold Plasma Expansion
超冷中性等离子体（UCP）的膨胀主要由电子组分的热压驱动，因此对电子温度敏感。在较低密度（小于10 $^8$ /cm $^3$）下，蒸发冷却对UCP膨胀率具有显著影响。我们研究了在这个密度范围内的电子蒸发效应。由于密度低，三体复合的影响可以忽略不计。我们模拟的膨胀，考虑到电子温度的变化，由于蒸发以及绝热膨胀，发现与我们的数据很好的协议。我们还开发了一个简单的模型，初始蒸发的超冷等离子体密度，尺寸和电子温度的范围内，以确定在什么参数范围内电子蒸发预计有显着的效果。我们还报告了一种信号校准技术，它涉及到我们的检测器的信号的离子和电子的总数在超冷等离子体。
2013-04-22 physics.plasm-ph
Ultracold Plasma Expansion in a Magnetic Field
我们测量了超冷等离子体在均匀磁场的磁力线上的膨胀。我们的图像的离子分布提取离子与高压脉冲上的位置敏感的检测器。在等离子体寿命的早期（$< 20$ $μ$ s），图像的大小由密集离子云的飞行时间库仑爆炸决定。对于以后的时间，我们测量的2-D高斯宽度的离子图像，获得横向膨胀速度作为磁场的函数（高达70 G）。我们观察到的膨胀速度尺度为B $^{-1/2}$，解释了一个非线性双极扩散模型，在两个不同的方向上的各向异性扩散。
2008-04-05 physics.plasm-ph
Using Charged Particle Imaging to Study Ultracold Plasma Expansion
我们发展了一种投影成像技术来研究超冷等离子体动力学。我们的带电粒子的空间分布图像提取与高压脉冲到位置敏感探测器。在稍后的时间测量离子图像的2D宽度（在前20 $μ$ s中的离子图像尺寸由致密离子云的库仑爆炸主导），我们提取等离子体膨胀速度。这些速度在不同的初始电子温度相匹配的早期结果通过测量等离子体振荡频率。在等离子体寿命期间，由于离子云对电子的强库仑力、电子损失和库仑爆炸效应，电子像尺寸缓慢减小。
2008-08-28 physics.plasm-ph
Investigation of self-focusing of Gaussian laser beams within magnetized plasma via source-dependent expansion method
本文利用源依赖展开方法研究磁化等离子体中高斯激光束的自聚焦行为，通过数学分析与数值模拟揭示了等离子体密度、磁场、偏振态及激光强度等参数对光束演化的影响。
2024-03-30 physics.plasm-ph
High-charge relativistic electrons by vacuum laser acceleration from plasma mirrors using flying focus pulses
College of Physics, Sichuan University（四川大学物理学院）
针对等离子体镜真空激光加速中电子因速度失配脱离加速阶段的问题，提出采用飞行聚焦激光，通过三维粒子模拟证明其电荷量产额较传统高斯激光显著提升，适用于高要求应用。
2025-11-18 physics.plasm-ph
One-dimensional thermal pressure-driven expansion of a pair cloud into an electron-proton plasma
最近，当激光产生的电子对云与环境等离子体相互作用时，观察到了双折射不稳定性。它驱动的磁场足够强大，可以磁化和加速周围的电子。这是感兴趣的，以确定是否以及如何对云驱动的不稳定性可以加速离子在实验室或天体物理等离子体。为此，膨胀的本地化对云的温度为400千电子伏到一个较冷的环境中的电子-质子等离子体的一维粒子在细胞（PIC）的模拟研究。云的膨胀触发了电子相空间空穴的形成，这些空穴将一些质子加速到MeV的能量。即将到来的激光可能会提供所需的能量来创造一个可以加速质子的云。
2018-05-22 physics.plasm-ph
Tendency of spherically imploding plasma liners formed by merging plasma jets to evolve toward spherical symmetry
为了研究离散射流对等离子体衬里形成、真空内爆和膨胀过程的影响，采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法进行了三维流体动力学模拟。从两个一维radiationhydrodynamic代码，3D SPH与均匀内衬，3D SPH与30个离散等离子体射流的模拟结果之间的衬垫的内部部分的压力历史是定性和定量相似的峰值压缩通过完全停滞的衬垫。二维切片的压力表明，离散射流SPH的情况下，朝着一个轮廓，这是几乎无法区分的SPH的情况下，一个均匀的内衬，显示不均匀性，由于离散射流涂抹的后期阶段的内爆。衬垫的形成和真空内爆也被证明是强大的瑞利-泰勒不稳定性增长。研究了药型罩真空内爆过程中的颗粒间混合。混合速率非常小，直到30射流模拟的峰值压缩之后。
2012-01-09 physics.plasm-ph
Design and mechanical analysis of the PRAGYA tokamak vacuum vessel
Pranos Fusion Private Limited（普兰纳斯融合私人有限公司）；JNCASR（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心）；Engineering Mechanics Unit, Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心工程力学单元）；Department of Physics, Indian Institute of Science（印度科学学院物理系）
PRAGYA托卡马克装置真空室设计采用环形电气断口和双O型密封圈，通过三维有限元分析验证其结构性能，确保在综合负载下满足安全系数要求。
2026-03-12 physics.plasm-ph
Vacuum polarization and plasma oscillations
我们证明了在E < Ec的均匀电场中真空极化产生的电子-正电子对的等离子体振荡的存在。我们的一般处理，也包括传统的，充分研究的情况下，E > Ec，表明存在于这两种情况下的最大洛伦兹因子获得的电子和正电子，并允许确定的最大长度的振荡。我们定量地估计等离子体振荡如何降低对创建的速率，并增加对生产的时间尺度。这些结果是特别相关的，鉴于在接近场强E < Ec的实验进展。
2007-06-29 astro-ph physics.plasm-ph
Adding high time resolution to charge-state-specific ion energy measurements for pulsed copper vacuum arc plasmas
利用商用离子质量/电荷和能量/电荷分析仪直接采集离子检测信号，获得了脉冲Cu电弧等离子体的电荷态分辨离子能量-时间分布。我们发现在电弧点火后的前几百微秒内，Cu 2+、Cu 3+和Cu 4+离子的能量向较低值转移，这是等离子体中粒子碰撞的证据。Cu 1+离子的产生在脉冲的后半部分中，通过Cu 1+信号强度的增加和相关的平均电荷状态点的轻微减少来测量离子和中性物之间的电荷交换反应。在脉冲的最开始，当等离子体膨胀到真空和等离子体电位强烈波动时，观察到具有更高能量（超过200 eV）的离子。在脉冲的早期，观察到的离子能量近似成正比的离子电荷状态，我们得出结论，加速机制主要是基于加速在电场。该场被引导远离阴极，指示电势峰。浮动探针的测量表明，潜在的结构旅行和离子在旅行领域可以获得高达几百电子伏的高能量。在脉冲的后期，近似的比例性丧失，这与由于与中性粒子的碰撞而导致的不同能量的增加的拖尾有关，和/或与从静电到“气体动力学”的加速特性的改变有关，即，由压力梯度控制。
2015-06-25 physics.plasm-ph
The dynamics of dust particles during the laser-induced plasma process: Self-similar expansion in a liquid
液体离子在液体环境中激光烧蚀产生的尘埃等离子体中的作用仍然不清楚。为此，我们利用自相似方法研究了液态离子对等离子体膨胀前沿的影响。流体方程已被用于尘埃粒子和离子种类，除了超热电子分布。我们处理的膨胀过程中存在和不存在的液体离子。尘埃离子初始数密度比，超热因子kappa，尘埃电子初始温度比，和尘埃离子原子序数的膨胀前的影响已经解决。我们的研究结果表明，在单离子的情况下，改变高能电子的超热性对尘埃离子膨胀的影响最显着。此外，我们观察到，在双离子的情况下，液体离子的质量对尘埃离子的动力学的影响最大。
2022-03-29 physics.plasm-ph
The virial expansion of plasma properties: benchmarks for numerical results
Institut für Physik, Universität Rostock（罗斯托克大学物理研究所）
本文通过量子统计的平衡关联函数推导了等离子体的热力学和输运性质表达式，并利用virial展开作为数值模拟的基准，探讨了均匀电子气体和氢等离子体的方程状态及输运性质。
2026-04-17 physics.plasm-ph
Handling vacuum regions in a hybrid plasma solver
在混合等离子体解算器（粒子离子、流体无质量电子）中，真空区域或非常低的电荷密度可引起问题，因为电场的评估涉及按电荷密度划分。这在低密度区域中引起大的电场，其可导致数值不稳定性。在这里，我们提出了一个自洽的处理真空区域的混合求解器。真空区域可以被认为具有无限大的电阻率，在这个极限下，法拉第定律接近磁扩散方程。我们描述了一种算法，解决了这样的扩散方程的电荷密度低于阈值的区域。我们还提出了一种实现该算法的混合等离子体求解器，并应用到月球和太阳风之间的相互作用。我们还讨论了高电阻率平滑的电场在PIC求解器的实施。
2013-01-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
Emission of charged particles from laser-induced germanium ecton, vacuum spark and vacuum arc
研究了不同栅电荷水平和阴极电流下，锗表面激光诱导微爆炸的高分辨时间演化。来自各个点的电子发射用发光屏直接成像，显示源的开度角约为30 $^\circ$。在约150 ns的时间间隔内，每个脉冲几个纳库仑的电子束被直接提取到阳极，而不会在阴极间隙中发生真空击穿。当击穿发生时，观察到约1 kV的阈值间隙电位的电弧行为的显着变化，这暗示了两种不同的蒸发机制，取决于单个点的阴极下降。因此，对于远高于阈值的电压，在第一个100-200 ns内观察到快速栅极放电，随后是基本等离子体振荡和来自等离子体边界的每脉冲几个$μ$ C的电子发射。此外，发生锗离子簇的高效发射，证明了等离子体中稳定的两倍电子倍增，每个脉冲的电荷低于阈值几个$μ$ C。
2020-08-04 physics.plasm-ph
Rapid Vacuum Response Calculations for Non-axisymmetric Plasma Geometries
Columbia University（哥伦比亚大学）；Max-Planck-Institut für Plasmaphysik（马克斯·普朗克等离子体物理研究所）
本文提出一种快速开源算法，在非轴对称等离子体几何中高效计算真空响应矩阵，支持10^5边界点，并实现四阶收敛，用于仿星器自由边界MHD稳定性分析。
2026-10-28 physics.plasm-ph
Discharge-produced plasma extreme ultraviolet (EUV) source and ultra high vacuum chamber for studying EUV-induced processes
一个实验装置，直接再现极端紫外光刻相关条件下详细的组件曝光测试。EUV装置包括一个脉冲等离子体辐射源，在13.5纳米;碎片减缓系统;收集和过滤光学;和一个超高真空实验室，配备了光学和等离子体诊断。第一个结果，确定的物理参数和演化的EUV诱导等离子体。最后，简要讨论了现场诊断的适用性和准确性。
2014-11-17 physics.ins-det physics.plasm-ph
A 3D Magnetohydrodynamic simulation for the propagation of plasma plume transverse to applied magnetic field
采用三维理想磁流体动力学（MHD）模拟方法，研究了激光等离子体羽流在垂直于等离子体羽流方向的中等强度（0.13 T）磁场中的演化过程。模拟结果表明，等离子体羽流将外部磁场线沿膨胀方向向外推。这导致磁场线的压缩和弯曲。由磁场线的形状和密度的变化产生的力对抗羽流的膨胀。在等离子体/外场界面处形成了一个椭圆形的冲击等离子体层，由于羽流的向外膨胀和惯性，在羽流核中留下了一个空腔。当等离子体压力由于膨胀而下降时，磁能和内能之间的不平衡导致腔的塌陷。这些观测结果与最近进行的实验[Phys. Plasmas 24，033511（2017）]的观测结果具有惊人的相似性，这些实验是为了研究在外部横向磁场存在下等离子体羽流膨胀。这种相似性表明，在中等磁场中控制等离子体羽流膨胀的物理机制在理想MHD区域中得到了恰当的描述。研究表明，激光等离子体羽流可以在简单的实验室装置中进行有趣的MHD现象实验。
2021-08-02 physics.plasm-ph
Kinetics of Photon Radiation off an e-e+ Plasma created from the Vacuum in a Strong Laser Field
本文研究了在强亚临界激光场中由真空产生的电子-正电子准粒子等离子体（EPP）中的单光子湮灭机制。动力学理论的基础上，我们表明，二次光子的辐射光谱成比例的1/k（闪烁噪声）。这种效应对于光谱中的EPP激发是非常小的，但是在伽马射线区域中可以达到相当可观察的值。
2010-06-06 hep-ph physics.plasm-ph
Minimization of an energy error functional to solve a Cauchy problem arising in plasma physics: the reconstruction of the magnetic flux in the vacuum surrounding the plasma in a Tokamak
本文研究了一种计算托卡马克等离子体周围真空中磁通量的数值方法。它是基于一个柯西问题，这是通过能量误差泛函的最小化解决的制定。数值实验表明了该方法的有效性。
2013-11-17 cs.NA math.AP math.NA
Laser-driven vacuum breakdown waves
通过三维量子电动力学--粒子模拟（QED-PIC），证明了真空击穿波以QED级联阵面的形式在极强的平面电磁波中传播。这一结果否定了平面波位形不可能产生自持级联的说法。在模拟过程中，叶栅在光帆状态下的激光-箔片相互作用期间启动。结果，在箔和激光辐射之间形成不断增长的电子-正电子等离子体垫。缓冲等离子体有效地吸收激光能量，并使来自移动箔的辐射发散，从而中断离子加速。文中给出了描述叶栅前缘传播和垫等离子体电动力学的模型，它们的预测与数值模拟的结果定性一致。
2019-06-27 physics.plasm-ph
Free Expansion of Yukawa Gas in the Constant Plasma Background
讨论了汤川气体的不可逆自由膨胀现象，得到了相应的温度变化。在我们的膨胀方案中，系统在自由膨胀过程中不允许与周围环境进行热交换，因此，本膨胀方案是指绝热自由膨胀。采用第一性原理经典分子动力学（MD）模拟方法，在反射边界条件下，研究了Yukawa气体在绝热自由膨胀过程中的加热效应.我们还得到了温度变化的标度，并建立了温度的变化与气体数密度的变化成正比。在Avinash提出的热力学模型的平均场极限下，得到了温度的标度。仿真结果与理论分析结果一致。
2019-10-14 physics.plasm-ph
Shock creation and particle acceleration driven by plasma expansion into a rarefied medium
稠密等离子体通过更稀薄的电离介质的膨胀是从天体物理到高能量密度激光物质实验室实验的各种物理环境中感兴趣的现象。在这里，这种情况是通过1D粒子在细胞模拟建模;在一个同样密集的电子-质子等离子体的中间引入了一个因素100的等离子体密度的跳跃，质子和电子温度分别为10 eV和1 keV。稠密等离子体通过稀薄等离子体的扩散，触发了不同的非线性现象的发生，例如强离子声冲击波和稀疏波。检测到二级结构，其中一些是由漂移不稳定的稀疏波。有效的质子加速发生在冲击之前，使最大质子速度达到初始离子热速度的60倍。
2010-07-01 physics.plasm-ph
Observation of post-soliton expansion following laser propagation through an underdense plasma
30 ps，$3\times 10^{18}$ W cm $^{-2}$激光脉冲与欠密氘等离子体相互作用产生的电磁后孤子的膨胀在脉冲传播后100 ps内被观察到，此时大量的后孤子仍保留在等离子体中。后孤子的时间演化具有很高的空间和时间分辨率。所观察到的膨胀相比，分析模型和三维粒子在细胞的结果提供指示后孤子动力学的偏振依赖性。
2010-07-01 physics.plasm-ph
Approximate semi-analytical solutions for the steady-state expansion of a contactor plasma
本文用流体模型研究了无碰撞、静电、准中性等离子体羽流向真空的稳态膨胀。我们分析近似的半解析解，可以用来代替更昂贵的数值解。特别是，我们集中在公园和卡茨（1979年），Korsun和Tverdokhlebova（1997年），和Ashkenazy和Fruchtman（2001年）的早期研究。通过计算相对于数值解的误差，我们可以判断每个解的有效性范围。此外，我们介绍了一个概括的早期模型，具有更广泛的适用性，在等离子体注入配置文件。最后，我们展示了一个简单的方法来扩展所讨论的解决方案的情况下，注入非零方位角速度的等离子体羽。
2015-01-07 physics.plasm-ph
Dynamics and control of the expansion of finite-size plasmas produced in ultraintense laser-matter interactions
电子动力学的强烈影响提供了通过适当地成形激光脉冲来控制激光产生的等离子体的膨胀的可能性。提出了一种简单的辐照方案，以定制大氘团簇的爆炸，诱导形成冲击结构，能够驱动核聚变反应。这种情况已经彻底调查，诉诸二维和三维粒子在细胞模拟。此外，在球形纳米等离子体的无碰撞膨胀过程中的离子和电子的复杂的动力学已被详细地使用自洽遍历动力学模型进行了分析。这项研究阐明了从流体力学的库仑爆炸制度。
2007-01-10 physics.plasm-ph
Spot size dependent shock wave, plume and ion expansion dynamics of laser produced YBCO plasma
本文结合快速摄影与Langmuir探针诊断，揭示激光光斑尺寸对YBCO等离子体羽流形态、激波特征及离子速度和总电荷产额的调控规律。
2024-09-05 physics.plasm-ph
Ultracold Plasma Expansion as a Function of Charge Neutrality
超冷等离子体（UCP）是在接近但不完全中性的条件下产生的。在零电子温度的限制下，电子屏蔽导致非中性，表现为UCP的内部区域（电子和离子）和外部区域（主要由离子组成）。内部区域是双组分超冷等离子体物理最具科学意义的区域。本文提出了一个计算非中性UCP随时间演化的理论模型。尽管德拜屏蔽长度远小于特征等离子体的空间尺寸，模型计算预测，膨胀率和电子温度的UCP内部是敏感的中性的UCP。预测的UCP对中性的依赖关系的几个UCP属性，如电子温度的正确测量，并在UCP中的电子蒸发冷却的正确理解的影响。
2014-09-26 physics.plasm-ph
Coupled simulation of plasma-surface interactions during early stages of vacuum arcing
Institute of Technology, University of Tartu（塔尔图大学技术学院）
通过耦合分子动力学、有限元电热计算、电子发射和粒子网格等离子体模拟，研究了真空电弧早期阶段从原子尺度阴极动力学到等离子体形成的两种热失控路径。
2026-06-04 cond-mat.mtrl-sci physics.acc-ph physics.plasm-ph
