Collision of Ionization Waves in Long Discharge Tubes
本研究的重点是在长放电管（1米长，直径1.5厘米）充满氖或氩在压力约1乇，特别是在最简单的情况下，这种干扰，这是相反的正极性IW的碰撞电离波（IW）的相互作用。通过同时施加相同的高压脉冲，从管的两个电极触发波，并向管中心传播，直到它们碰撞。碰撞的空间和时间稳定性是通过减少初始击穿的时间延迟来实现的，初始击穿触发IW通过采用壁表面电子的记忆效应和光脱附。当脉冲重复频率超过100 Hz时，记忆效应显著。多个IW从电极跃迁形成特定的单电极放电，从而IW碰撞的问题转化为两个相对的单电极放电相互作用的观察。IW干扰模式通过其运动学特征（x-t图）与非碰撞波的运动学特征（x-t图）的偏差来登记。这种方法表明，两个电离波朝着彼此行进，速度降低，随后的发射退化。管中心附近未检测到IW发射的区域被认为是IW抑制区。区域宽度取决于电压幅度、气体类型和压力。
2018-12-31 physics.plasm-ph
Effect of ionization waves on dust chain formation in a DC discharge
复杂等离子体的一个有趣的方面是它能够自组织成各种结构配置，并在这些状态之间进行转换。一个引人注目的现象是在对称离子尾场的影响下，在电流变复合等离子体中观察到的各向同性到弦的转变。利用国际空间站上的等离子Kristall-4（PK-4）微重力实验室对这种转变进行了研究。最近的实验和数值模拟表明，在PK-4相关的放电条件下，看似均匀的DC放电柱是高度不均匀的，与微秒时间尺度上发生的电离波相关的大的轴向电场振荡。采用多尺度尘埃-等离子体相互作用的数值模型，研究了电场对单个尘埃粒子电荷、离子尾场和类弦结构的影响。在PK-4实验中，在类似条件下形成的尘埃串的结果进行了比较。
2021-07-21 physics.plasm-ph
Force measurements in positive unipolar wire-to-plane corona discharges in air
将空气中正单极线对面电晕放电产生的力的测量结果与数值模拟进行了比较。所产生的力不依赖于离子或电子迁移率，防止这些参数的不确定性和变化的影响。描述了一种方法来模拟线到平面设置的电压和电荷分布。该方法能够确定单极和双极放电之间的过渡。在实验装置中，空气的击穿电场随着放电电流的增加而减小。
2004-07-12 physics.ao-ph physics.plasm-ph
Simulation of a wire-cylinder-plate positive corona discharge in nitrogen gas at atmospheric pressure
在这项工作中，我们将执行一个模拟的线柱板正电晕放电在氮气中，并比较我们的结果与已经发表的实验结果在空气中相同的结构。我们选择模拟这种创新的几何形状，因为已经通过实验确定，它可以产生高达0.35 N/m的每单位电极长度传输到气体的推力，并且还能够在空气中诱导8-9 m/s范围内的离子风顶部速度。在我们的模型中，所使用的离子源是一个小直径的导线，它产生一个积极的电晕放电在氮气直接到接地电极，之后，所产生的正离子进一步加速在地面和阴极之间的加速通道。通过应用流体动力学和静电理论，将计算作用在所考虑的几何形状上的所有流体动力学和静电力，以试图从理论上确认所产生的离子风轮廓以及每单位电极长度的推力。这些结果是重要的，以建立这种模拟工具的有效性，为今后的研究和开发这种效果的实际目的。
2012-02-21 physics.plasm-ph
Direct observation of laser guided corona discharges
基于激光的雷电控制是解决长期存在的雷击灾害问题的一个很有前途的途径。但由于对激光等离子体通道与高压电场相互作用的认识不足，这是一个具有挑战性的课题。本文报道了激光引导电晕放电的直接观测。高压电晕放电沿激光等离子体丝引导，并通过与激光丝的相互作用而增强。测量了激光丝引导电晕放电的荧光寿命为几微秒，比激光丝的荧光寿命长3个数量级。这可能有利于在大气层中激光辅助先导物的发展。
2015-08-17 physics.optics physics.plasm-ph
PHOTOPiC: Calculate photo-ionization functions and model coefficients for gas discharge simulations
本文提出了一个计算光电离函数和拟合参数的程序，以建立一个有效的光电离模型。该程序对光谱发射强度、光电离产额和吸收系数的乘积进行积分，计算出各气体的光电离函数和混合物的总光电离函数。通过对总光电离函数的拟合，得到了Helmholtz光电离模型的系数。包括由$\rm N_2$、$\rm O_2$、$\rm CO_2$和$\rm H_2O$分子组成的数据库，用户可以修改该数据库。该程序为等离子体流体模型提供了更精确的光电离函数和源项。
2020-05-20 physics.app-ph physics.plasm-ph
Modeling streamer discharges as advancing imperfect conductors
理解长时间放电的一个主要障碍是由许多细导电细丝形成的流光电晕的复杂动力学。建立这些灯丝的宏观模型是获得放电电晕的更深层次的知识的一种方法。在这里，我们提出了一个一维的，宏观模型的传播流光通道。我们代表的流光作为一个先进的有限电导率通道的表面电荷密度在其边界。由于流过拖缆主体并在其表面的薄层内的电流，该电荷自洽地演变。我们耦合这种电动演化与场依赖的一组化学反应，确定内部通道电导率。有了这个一维模型，我们调查的流光的关键属性如何影响通道的演变。我们模型的最终目标是构建真实的流光电晕模型，以便更好地理解长时间放电的物理现象。
2017-05-09 physics.plasm-ph
Why isolated streamer discharges hardly exist above the breakdown field in atmospheric air
我们调查流注形成对流层，在电场以上的击穿阈值。利用全三维粒子模拟，我们研究了自然背景电离和光电离对放电形态的综合影响。在以前的研究中，基于确定性流体模型没有背景电离，所谓的双头流光出现。但在我们改进的模型中，许多电子雪崩开始在不同的位置生长。最后，雪崩集体屏蔽了放电内部的电场。这发生在我们称之为“电离屏蔽时间”之后，对此我们给出了分析估计。由于这个时间是相当的流光形成时间，我们得出结论，孤立的流光是不可能存在的领域远高于大气中的空气击穿。
2013-08-23 physics.plasm-ph
Enhancement of DC-driven flashing corona by dielectric enclosure
在这项工作中，闪电晕增强的效果，通过引入聚四氟乙烯绝缘外壳附近的电极组件进行了研究。在没有电介质的空气中操作的放电能够在大约200 V的非常窄的电压范围内操作。脉冲频率低于1.2 kHz，电流峰值低于14 mA。将施加到正电极上的电压增加到超过该范围将导致电极之间的火花。当使用围绕高压电极的聚四氟乙烯管外壳时，稳定的闪光电晕操作的窗口扩展到3-5 kV。脉冲频率增加到12 kHz，电流峰值水平增加到约35 mA。当电压超过峰值脉冲频率时，脉冲频率将下降，直到放电脉冲完全停止。特氟龙外壳能够将沉积到放电中的平均功率从10毫瓦提高到220毫瓦。此外，增强的闪光电晕的产物气体被测试为主要是具有可追踪量的NO $_2$的臭氧。放电使用约150 eV和1950 eV每一个臭氧分子和二氧化氮分子分别。
2019-08-10 physics.plasm-ph
The Secondary Ionization Wave and Characteristic Map of Surface Discharge Plasma in a Wide Time Scale
电压分布随不同时间尺度的变化会导致沉积能量和电流体动力的重新分布，但其机理和标度律尚不清楚。在理论和数值分析的基础上，我们发现当电子密度下降到一个临界水平而电压仍在上升时，在电压上升的斜坡上会形成二次表面电离波。提出了大气压下1~ns ~ 0.1~s时间尺度的能量和电流体动力特性图，为表面放电的目标导向设计打开了大门。
2020-05-19 physics.app-ph physics.plasm-ph
Simulation of Thermal and Chemical Relaxation in a Post-Discharge Air Corona Reactor
在直流点-面电晕放电反应器中，单股流光以几十kHz的自然重复频率穿过电极间间隙。放电阶段（包括初级和次级流光发展）仅持续几百纳秒，而发生在两个连续放电阶段之间的后放电阶段持续几十微秒。从化学活化的角度来看，放电阶段产生位于非常细的放电细丝内部的自由基和激发物质，而在放电后阶段期间，这些自由基和激发物质诱导在反应器体积的一部分中扩散的化学动力学。从流体动力学激活的角度来看，放电阶段诱导热冲击波和振动能量的存储，该振动能量仅在放电后阶段期间松弛成热形式。此外，在后放电阶段期间持续存在的辉光电晕放电诱发所谓的电风。在目前的工作中，后放电阶段是在一个二维的几何形状使用商业FLUENT软件模拟。放电效应（自由基和激发物种的创建和热弛豫）涉及通过化学和能源项计算从一个完整的2Drz流光模型已经开发。
2016-06-30 physics.class-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Revealing the transient ionization dynamics and mode-coupling mechanisms of helicon discharge through a self-consistent multiphysics model
Chongqing University（重庆大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Peking University（北京大学）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立罗蒙诺索夫大学）；Kyushu University（九州大学）；Chungnam National University（忠南国立大学）
通过自洽多物理模型揭示回旋放电的瞬态离子化动力学及模式耦合机制，为等离子体源设计与优化提供预测工具。
2025-12-26 physics.plasm-ph
Probing background ionization: Positive streamers with varying pulse repetition rate and with a radioactive admixture
正流光需要在它们前面有一个自由电子源才能传播。流光可以通过光电离本身提供这些电子，或者电子可以由于外部背景电离而存在。在这里，我们调查的背景电离流光传播和形态的影响，通过改变气体成分和重复频率的电压脉冲，并通过添加少量的放射性氪85。我们发现，在高纯度氮气中的正流光放电的一般形态取决于背景电离：在较低的背景电离水平的流光分支更多，有一个更羽毛般的外观。当改变重复率和加入氪85时都观察到这一点，尽管放射性混合物的侧支较长。但是流光的速度和最小直径实际上与背景电离水平无关。在空气中，当重复率以及背景电离水平较高时，初始云会分解成半径较小的流光。当测量脉冲重复率和放射性混合物对放电形态的影响时，我们发现我们对背景电离水平的估计与这些观测结果一致;这使估计具有置信度。对于高达10 Hz的重复率，流光通道通常不遵循先前放电通道的路径。我们估计的离子和自由电子的复合和扩散的影响，从以前的放电，并得出结论，旧的踪迹在下一个电压脉冲的时刻基本上消失了，因此，下一个流光确实不能遵循旧的踪迹。
2011-09-26 physics.plasm-ph
Pilot system development in metre-scale laboratory discharge
利用ns快速摄影技术研究了米级负实验室放电中试系统的研制。系统在负高压电极附近表现为双极结构。它们是单个负流注传播的结果，并决定了放电的进一步发展。这样的系统具有发光的珠子，双极性，顶部和底部不同的亮度，以及相互重连等特征。提出了火花隙中电离演化的一维模型。在电离增长的非线性发展过程中，模型表现出与观测结果相似的特征。高空精灵和实验室飞行员之间的视觉相似性是惊人的，这可能表明他们是同一自然现象的两种表现形式。
2017-01-12 physics.plasm-ph
Ionization waves (striations) in low-current DC discharges in noble gases obtained with a hybrid kinetic-fluid model
本文采用混合动力学-流体模型研究了惰性气体直流放电低电流等离子体柱中的电离波（条纹）。耦合的解决方案的动力学方程的电子，离子的漂移扩散方程，和泊松方程的电场澄清的等离子体分层的性质，在正柱和近电极效应。一个简化的两能级激发电离模型的条件时，由于逐步电离，气体加热，电子之间的库仑相互作用的非线性效应可以忽略不计。证实了非局域效应是低等离子体密度下直流放电中运动条纹形成的原因。氖中S、P、R型和氩中S型自激波的计算值与实验值符合较好。阐明了氦等离子体对分层稳定的原因。结果表明，当电离率是电场的非线性函数时，维持分层等离子体比无条纹等离子体更有效。然而，电离率对电场的非线性依赖性是不需要等离子体分层。氖中S、P和R型的条纹存在最小或没有电离增强。在我们的模拟中已经证明了柱长度对波性质的影响。
2022-12-11 physics.comp-ph physics.plasm-ph
The inception of pulsed discharges in air: simulations in background fields above and below breakdown
我们调查放电起始在空气中，在均匀的背景电场以上和以下的击穿阈值。我们进行3D粒子模拟，其中包括一个自然水平的背景电离的形式，积极和O $_{2}^-$离子。当电场上升到高于击穿和脱离阈值时，电子可以从O $_{2}^-$脱离并开始电离雪崩，这在空气中是相似的。这些雪崩一起创建一个大的放电，在许多流体模拟中发现的“双头”飘带。另一方面，在低于击穿的背景场中，必须有某种东西充分增强场，以形成流光。我们使用一个强电离种子的电子和正离子，我们观察到的增长，积极流光。未观察到负流光。击穿以下，电子脱离的列入并没有改变结果太多，我们观察到类似的放电发展，在流体模拟。
2014-05-28 physics.plasm-ph
Modeling of an improved positive corona thruster and actuator
在这项工作中，我们将执行一个积极的电晕放电在氮气中的模拟，使用两种不同的非对称电容器的几何形状。这项工作代表了对以前的工作的改进，以实现更高的离子风速以及更强的静电推进力的所有涉及的电极。在我们的模型中，使用的正离子源是一个小直径的导线，它产生一个积极的电晕放电在氮气直接接地（或带负电荷）的电极。通过应用流体动力学和静电理论，所有的流体动力学和静电力的考虑的几何形状上的作用将被计算，试图证明新开发的几何形状的更大的性能。
2012-02-21 physics.plasm-ph
Rotating spokes, potential hump and modulated ionization in radio frequency magnetron discharges
本文利用二维粒子模拟研究了射频磁控放电中旋转轮辐的形成机制，揭示阴极鞘层电场触发梯度漂移不稳定性并导致电势驼峰与射频调制电离，模拟结果与实验及线性理论一致。
2023-05-25 physics.plasm-ph
Streamer Self-Focusing in External Longitudinal Magnetic Field
利用数值模拟的方法研究了外加纵向磁场的间隙中流注放电的自聚焦现象。自聚焦是由于径向电离波的急剧减速，由于电子能量分布函数的变化，在平均电子能量，气体电离率和电子迁移率在交叉电场和磁场中的减少相比，放电发展没有磁场的情况下。观察到了正、负脉冲极性的流注放电在外加纵向磁场中的自聚焦效应。本文提出了一个估计的临界值的磁场，这使得有可能控制发展的脉冲高压放电在不同的气体压力。
2021-01-26 physics.plasm-ph
Spatiotemporal dynamics of nanosecond pulsed discharge in the form of a fast ionization wave: self-consistent two-dimensional modeling and comparison with experiments under negative and positive polarity
Laboratory of Plasma Physics (CNRS, Ecole Polytechnique, Univ. Paris-Sud, Observatoire de Paris, Sorbonne Université, l’Institut Polytechnique de Paris), Ecole Polytechnique（等离子体物理实验室（法国国家科学研究中心、巴黎综合理工学院、巴黎南大学、巴黎天文台、索邦大学、巴黎理工学院），巴黎综合理工学院）
本文通过自洽二维建模研究纳秒脉冲放电的时空动力学，对比负正极性实验数据，揭示快速离子化波的特性及等离子体行为。
2025-02-06 physics.app-ph physics.plasm-ph
Branching Patterns and Stepped Leaders in an Electric-Circuit Model for Creeping Discharge
建立了沿面放电的二维电路模型。两种类型的放电，表面电晕和表面的领导者，是由一个两步电导函数建模。在数值模拟中，出现了被表面电晕包围的表面先导的分支图案。通过改变电压和电容值，计算了分支放电图形的分形维数。我们发现，地面领导人往往逐步增长的时间，如观察到的闪电领导人的雷声。
2010-04-07 nlin.AO nlin.PS physics.plasm-ph
Evolution of secondary electron spectrum during cosmic-ray discharge in the universe
本研究通过数值求解一维玻尔兹曼方程和欧姆定律，发现宇宙射线放电可加速次级电子并引发电子雪崩，其准稳态取决于电子占比，能解释分子云中的高电离率。
2024-06-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
From the First to Subsequent Pulses: Evolution of Discharge inside a Preformed Bubble in Water
Liaoning Normal University（辽宁师范大学）；Shenyang Institute of Engineering（沈阳工程学院）
研究水中原形气泡内第一到后续脉冲放电行为的演变，通过同步针-气泡系统实验，发现第一脉冲放电高度随机，后续脉冲随脉冲宽度和溶液导电性变化而逐渐从电晕放电演变为流丝放电，伴随气泡界面不稳定性和破裂。
2026-03-23 physics.plasm-ph
A phenomenological model for the description of rotating spokes in HiPIMS discharges
在圆形平面磁控管上方的电离区域中，观察到高发射率的良好定义的区域，当放电驱动在HiPIMS制度。一旦它们的模式稳定下来，这些结构就以数百kHz范围内的恒定旋转频率在E x B方向上旋转。的现象的唯象模型的发展，在一个系统的非线性耦合偏微分方程的形式。该系统在与结构共同运动的坐标系中解析求解，其解给出了中性密度和施加电子密度形状后的等离子体密度。从电离、电子损失和中性粒子不断填充机制的平衡出发，在旋转坐标系中得到了电子和中性粒子密度的稳态组态。因此，实验观察到的辐条可以简单地通过这种高度减少的现象数量的组合来维持。最后，研究了中性粒子和等离子体密度对物理参数的敏感性。
2013-08-19 physics.plasm-ph
Self-Synchronized Trichel Pulse Trains in Multi-Point Corona Discharge Systems
本研究针对多点电晕放电系统的自同步现象，通过有限元三组分模型仿真与实验，揭示了多电极Trichel脉冲系统的多稳态特性及多种同步模式的影响因素。
2023-12-17 cs.SY eess.SY nlin.AO
Experimental and Numerical Investigation of Corona Discharge Induced Flow on a Flat Plate
对平面电晕放电在壁面边界层区域引起的电流体动力学（EHD）流动进行了实验研究和多物理场计算。EHD现象具有许多潜在的工程应用，其优化需要对离子和流动输运机理的理解。电晕EHD致动器由位于壁面边界层中的两个电极组成，产生EHD驱动的壁面射流。改变电极之间的施加电压，并测量电荷密度和流场中的所产生的效果。恒流热线风速仪用于测量速度剖面。靠近壁面的气流形成射流，最大速度为1.7 m/s，能量转换效率约为2%。速度在法向急剧减小。多物理场数值模型耦合离子输运方程和纳维-斯托克斯方程求解电场、电荷密度和流场的时空分布。数值计算结果与实验数据相吻合，为质量、电荷和动量输运现象提供了新的见解。EHD驱动流动可应用于流动控制策略和新型颗粒收集器的设计。
2019-06-24 physics.app-ph physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Inhibition and promotion of quasi-uniform to filamentary discharge transition in negative repetitive nanosecond surface dielectric barrier discharge
本文研究负极性重复纳秒表面介质阻挡放电中准均匀到丝状模式的转变，通过分析电流与沉积能量波形识别出三个特征频率范围，发现5-8 kHz内传播距离、电流幅值和沉积能量的非单调变化及电流极值数量仅在转变期改变，并给出放电模式控制曲线以指导脉冲电源优化。
2025-02-06 physics.plasm-ph
A model comparison of 2D Cartesian and 2D axisymmetric models for positive streamer discharges in air
本文比较空气中正流注的二维笛卡尔与轴对称流体模拟，量化起始电压、速度、半径、电场和电离差异，并指出二维笛卡尔模型无法定性再现分支。
2024-01-22 physics.plasm-ph
Quantitative modeling of streamer discharge branching in air
本文利用纳入离散随机光电离过程的三维流体模型模拟空气中正流注分支，发现模拟结果与实验吻合，证实光电离噪声触发分支并验证了 Zheleznyak 模型。
2023-08-16 physics.plasm-ph
Post-corona unipolar chargers with tuneable aerosol size-charge relations: Parameters affecting ion dispersion and particle trajectories for charger designs
研究了单分散亚微米气溶胶在电晕放电后通过单极离子扩散带电时的平均电荷。目的是确认和讨论用单一的Ni $\times$ t值来描述气溶胶荷电的局限性，然后提出控制尺寸-电荷关系的方法。三个气溶胶充电器，具有不同的离子和气溶胶流的混合进行了研究。尽管具有几十个$μ$ A的放电电流的可比较的离子源，但是由于不同的离子-气溶胶混合条件和随后的沿着粒子轨迹的离子密度，尺寸-电荷关系从一个充电器到另一个充电器不同。随着颗粒尺寸的增加，离散性甚至更加明显。放电电流、离子和气溶胶流的速度以及电场控制充电体积的每个点中的放电后离子密度。在膨胀的单极离子云中，粒子轨道的控制，导致可调的尺寸-电荷关系。气溶胶惯性和充电动力学都取决于颗粒尺寸，影响颗粒所经历的Ni $\times$ t，从而影响颗粒的最终电荷。操作条件，以达到一个恒定的平均电荷大于200 nm的颗粒报告。结论提供了一个基础，设计气溶胶充电器致力于电迁移率选择气溶胶沉积，分离或电气测量，特别是克服由于多个电荷模糊性使用扩散充电器的迁移率大小数据反演的限制。
2020-09-17 physics.app-ph physics.plasm-ph
Growing discharge trees with self-consistent charge transport: the collective dynamics of streamers
我们介绍的一般结构的增长模型的分支放电树，一贯结合有限的通道电导率与物理定律的电荷守恒。它是适用的，例如，到尖端或线电极附近和闪电先导之前的流光电晕，到先导本身以及到雷暴云上方的精灵放电的复杂击穿结构。然后，我们实现并解决了最简单的模型，在环境空气中的正流光与自洽电荷传输。我们证明，电荷守恒矛盾的共同假设的介质击穿模型，所有流光内的电场是等于所谓的稳定场，我们甚至发现的情况下，局部场反转。我们还讨论了放电树内的电荷分布，这提供了一个自然的解释，在实验室实验中观察到的重新连接的流光和精灵。我们的模拟显示了一个整体的“流光的流光”，我们命名为集体流光前的结构，并预测有效的流光分支角，流光树内的电荷结构，和流光重连。
2013-07-09 physics.plasm-ph
Experimental study of hard X-rays emitted from meter-scale positive discharges in air
我们研究了长正火花击穿的结构和演化，并研究了硬X射线脉冲在哪个阶段发射。将约1 MV的标准化雷电脉冲波形的正高压脉冲施加到约1米的环境空气中。放电演变的图像与几十纳秒的分辨率与增强CCD相机。LaBr3（Ce+）闪烁探测器记录了在该过程中发射的X射线。同步测量两个电极上的电压和电流。所有的测量表明，首先一个大而密集的电晕的正流光出现从高压电极。当它们接近接地电极时，负反向流光出现在那里，并且硬X射线的发射与正流光与负反向流光的连接一致。
2015-01-20 physics.plasm-ph
The physics of streamer discharge phenomena
在这篇综述中，我们描述了一种瞬态类型的气体放电，通常被称为流光放电，以及一些相关的现象，脉冲放电。流光是在其尖端具有自组织场增强的传播电离前沿，其可以出现在处于（或接近）大气压的气体中。它们是其他放电（如火花和闪电）的前体，但它们也发生在用于各种等离子体化学目的的电晕反应器或等离子体射流中。当有足够的空间可用时，流光也可以在低得多的压力下形成，就像在大气层高处的精灵放电一样。我们解释了流光放电的结构和基本物理，以及它们如何与气体密度成比例。我们讨论了化学和应用的流光，并详细描述了他们的两个主要阶段：开始和传播。我们也看一些其他的主题，如与流动和热的相互作用，相关的脉冲放电，电子逃逸和高能辐射。最后，我们讨论流光模拟和诊断相当详细。写这篇评论有两个目的：第一，我们描述了最近的结果流光放电的物理，重点是在我们的小组进行的工作。我们还介绍了最近的发展，在诊断和模拟的拖缆。其次，我们提供有关飘带上述方面的背景资料。因此，这篇评论可以作为一个教程的研究人员开始在流光物理学领域的工作。
2020-05-29 physics.plasm-ph
Photonic Interactions with Semiconducting Barrier Discharges
Laboratoire de Physique des Plasmas, Centre National de la Recherche Scientifique, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, Sorbonne Université（等离子体物理实验室，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院，索邦大学）
研究光子与半导体屏障放电的耦合机制，通过光激发载流子增强等离子体发射和电场，探讨光电子特性对表面电离波的影响。
2026-01-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.plasm-ph
On the electron energy distribution function in the high power impulse magnetron sputtering discharge
本文应用电离区模型和电子的Orsay Boltzmann方程耦合电离和激发态动力学模型研究了高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）放电的电子动力学。在OBELIX中，假定大体积（冷）电子呈现麦克斯韦能量分布，并且在离子轰击时从靶表面发射的二次（热）电子被视为高能量尾部，而在OBELIX中，使用各向同性玻尔兹曼方程自洽地计算电子能量分布。这两个模型在某种意义上是合并的，即从EQUIPMENT的输出被用作OBELIX的输入。粒子密度的时间演化被发现同意非常好的两个模型之间。此外，一个非常好的协议之间的双麦克斯韦电子能量分布的假设的ESTA和OBELIX模型计算的电子能量分布证明。因此，可以得出结论，假设双麦克斯韦电子能量分布，构成一个冷的散装电子组和一个热的次级电子组，是一个很好的近似模型的HiPIMS放电。
2021-03-19 physics.app-ph physics.plasm-ph
Construction and test of a moving boundary model for negative streamer discharges
从负流光放电中电相互作用粒子密度的极小模型出发，导出了电离锋的移动边界近似。移动锋上的边界条件被认为是“动力过冷”型。边界近似，其第一个结果已发表在[Meulenbroek等人，PRL 95，195004（2005）]，然后针对密度模型的二维模拟进行测试。结果表明，我们的移动边界近似充分代表了负流光锋的基本动力学。
2007-07-10 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Electron sheath evolution controlled by a magnetic field in modified hollow cathode glow discharge
本文研究了改进空心阴极源直流磁化等离子体中电子鞘层的形成。放电由两个平面平行的阴极和一个小立方体的阳极放在离轴的中心。氩等离子体的产生和响应于鞘层形成阳极附近的等离子体的属性进行了研究，使用电气和光学诊断。研究了气压、磁场对放电电流、等离子体电位、等离子体密度和电子温度等放电参数的影响。放电显示在临界外加磁场下阳极辉光的开始，表明电子鞘层和双层的形成。放电电流最初降低;然而，当阳极上出现阳极斑点时，放电电流再次开始升高。阳极辉光形成的临界磁场取决于工作压力和放电电压。用朗缪尔探针和光谱诊断方法详细研究了离子鞘层到电子鞘层的转变过程。阳极附近的等离子体电位在从离子鞘层向电子鞘层过渡的过程中降低。当阳极斑点完全形成时，等离子体电势锁定在氩气的电离电势上。系统的研究表明，在转变过程中，电子温度升高，等离子体密度下降的散装等离子体。放电的光谱显示存在强的氩原子和离子线。这些谱线的强度在两个鞘层之间的过渡期间显示出下降。在形成阳极斑点之后，由于电子鞘层中增强的电离和激发过程，在放电电流和浮动电位中观察到5-20 kHz量级的振荡。
2018-08-29 physics.plasm-ph
Time-evolution of the ion velocity distribution function in the discharge of a Hall effect thruster
在5 kW级PPS $\circledR$ X 000霍尔推力器低频放电电流振荡（$\sim$ ~14 kHz）过程中，记录了$^+$离子轴向速度分布函数（VDF）的时间特性。的离子轴向速度分量的时间的演变监测的激光诱导荧光诊断工具的时间分辨率为100纳秒。由于在如此短的时间内荧光光子的数量非常低，因此使用自制的脉冲计数锁定系统来执行背景光子和荧光光子之间的实时区分。在时间上的离子VDF的演变，观察到在三个位置沿推力器通道轴后，快速关闭的推力器电源。阳极放电电流在5 $μ$ s期间以2 kHz关闭，与电流振荡周期没有任何同步。这种方法允许检查的时间行为的离子VDF在放电的衰减和点火过程中，以及在强制和自然等离子体振荡。测量结果表明，在强迫和自然的情况下，在一个频率接近电流振荡频率的时间周期性变化的分布函数的轴向分量的$^+$离子。离子密度和平均速度振荡，而速度色散保持不变，这表明电离层和加速层具有相同的动力学。最后，随着时间的推移的电场的变化是第一次实验证明在交叉场放电。
2009-02-09 physics.plasm-ph
A study of an air-breathing electrodeless plasma thruster discharge
本研究将空气等离子体化学引入二维轴对称模拟，评估无电极等离子体推进器的吸气式概念，发现 N$_2$、O 及其混合物在特定功率下推进效率可超 Xe。
2024-07-27 physics.plasm-ph
On the mechanism of branching in negative ionization fronts
我们解释了一个平面负前分支的机制。分支的发生是由于碰撞电离的不稳定效应和电离前沿上电子扩散的稳定效应之间的平衡。横向微扰的色散关系是通过解析得到的，其内容为：$s = |k|/[2 (1 + |k|)] - D |k|^2$，其中假定小的$D$是电子扩散系数与外部施加的电场强度之间的比率。我们估计了平面放电中流光间距$λ$，并推导出一个标度律$λ\sim D^{1/3}$。
2005-05-18 physics.flu-dyn physics.plasm-ph
3D particle-in-cell simulations of negative and positive streamers in C4F7N-CO2 mixtures
该研究利用三维粒子网格模型模拟C4F7N-CO2混合物中的正负流注，揭示临界场、电子附着及随机背景电离对其传播与不规则结构的影响。
2023-11-02 physics.plasm-ph
Probing photo-ionization: simulations of positive streamers in varying N2:O2 mixtures
光电离是公认的机制，用于传播的积极流光在空气中，虽然参数不是很清楚，这种机制的效率在很大程度上取决于氮气和氧气的存在。但实验表明，流光的传播是惊人的强大对气体成分的变化，即使是纯氮与杂质水平低于1 ppm的流光传播基本上与空气中相同的速度，但它们的最小直径较小，他们更频繁地分支。此外，它们更多地以Z字形的方式移动，有时表现出羽毛状的结构。在我们的模拟中，我们测试的相对重要性的光电离和背景电离脉冲重复放电，在空气中，以及在氮气中与1 ppm的O2。我们还测试了合理的光电离模型的参数变化。我们发现，光电离主导流光在空气中传播的重复频率至少为1 kHz，而在氮与1 ppm的O2的重复频率的影响必须包括在1 Hz以上。最后，我们解释了流光通道周围的羽毛状结构，在实验中观察到的高纯度的氮气，但不是在空气中。
2010-10-30 physics.plasm-ph
Continuous control of ionization wave chaos by spatially derived feedback signals
在氖辉光放电的正柱中，同时出现两种不同类型的电离波。通过连续反馈控制两波非线性相互作用产生的低维混沌。控制策略是从时间延迟的自同步方法。利用混沌波的传播特性，利用两个空间位移观测点来获得控制信息。
1997-01-27 chao-dyn nlin.CD physics.plasm-ph
Simulation of positive streamers in CO$_2$ and in air: the role of photoionization or other electron sources
正流光放电已被广泛研究和模拟在空气中。在这里，我们研究积极的流光在CO $_2$与和没有氧混合物，他们是相关的电流高电压技术，以及在金星大气中的放电。我们讨论，没有有效的光电离机制是已知的气体与大CO $_2$分数，在相关的能量范围内的光子被迅速吸收。因此，正流光只能由于电离前沿前面的其他自由电子源而传播。因此，我们研究了正流光在CO $_2$与不同水平的背景电离提供这些自由电子的传播。用模拟方法研究了用背景电离代替光电离的效果。在标准温度和压力下，在6.4cm的间隙内，模拟了16 ~ 20 kV/cm的背景场中的流光，发现流光的传播对光电离或背景电离水平相当不敏感。我们还讨论了结果不仅依赖于击穿场和外加电场的大小，依赖于预电离或光电离，而且依赖于电子迁移率$μ(E)$和有效电离系数$α_{\rm eff}(E)$，它们是电子能量或电场的气体依赖函数.
2020-10-02 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Toward Quantitative Electric-Field Measurements of Inception Clouds in Nanosecond Discharges Using E-FISH Assisted by Machine Learning
King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
利用机器学习辅助的E-FISH技术，研究纳秒放电中起始云的电场分布，揭示电场变化与电弧形成的关系。
2026-01-09 physics.plasm-ph
Evolution of electron cross-field transport induced by an equilibrium azimuthal electric field in an $\mathrm{E}\times\mathrm{B}$ Hall thruster discharge under an azimuthally inhomogeneous neutral supply
霍尔推力器中电子在方位电场作用下的跨场输运具有$1/B$标度的迁移率。本研究探讨影响霍尔推力器的不同区域，如电离，加速和羽流区域的这种运输的参数。主要研究了由方位非均匀中性点供电引起的非零平衡方位电场。等离子体结构的快速傅里叶变换分析表明，方位等离子体结构的波数$k$增加从$k=2$，这是输入条件，$k=4$在羽流区域，和方位电场引起的总轴向通量主要是从占主导地位的傅里叶分量的结构引起的。形成等离子体电势和密度之间的方位角相位关系以使羽流区域处的轴向电子通量最大化，并且随着电子朝向加速区域流动而开始与其他等离子体性质一起变化。提取了有效轴向流度系数的空间演化规律，并讨论了其区域特征。
2021-10-05 physics.plasm-ph
Investigating CO$_{2}$ streamer inception in repetitive pulsed discharges
在这项研究中，我们调查的负责物种和过程中涉及的重复脉冲流光开始在CO $_{2}$。我们将重复频率为10 Hz、脉冲宽度为1 ms的10 kV高压脉冲施加到与接地平面电极相距160 mm的针电极。我们用光电倍增管测量了600个高压周期的起始时间（高压脉冲上升沿之间的延迟）。我们在起始时间直方图中观察到一个峰值，中位数为1.2 $μ$ s。为了识别该峰的来源，我们在主高压脉冲之前施加负或正LV脉冲以操纵剩余的空间电荷。观察到三种不同的现象：1）漂移，2）中和，和3）电离在LV脉冲。在低LV振幅和脉冲宽度下，峰值开始分别在正和负LV脉冲下向更快和更慢的起始时间漂移。然而，在正LV脉冲和负LV脉冲的相同LV脉冲配置下，观察到的起始时间偏移是不相同的。我们提出了一个假设来解释这种不对称的基础上的差异，空气和CO之间的分离过程$_{2}$。
2021-07-21 physics.plasm-ph
Stimulation of surface ionization waves by pulsed laser irradiation
Laboratoire de Physique des Plasmas (LPP), CNRS, École Polytechnique, Sorbonne Université（等离子体物理实验室（LPP），法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，索邦大学）；Institut PPRIME (CNRS UPR 3346, Université de Poitiers, ISAE-ENSMA)（PPRIME研究所（法国国家科学研究中心UPR 3346，普瓦捷大学，ISAE-ENSMA））
利用脉冲激光辐照激发表面电离波，通过控制激光与等离子体生成的时间延迟影响SIW的传播距离和放电能量。
2026-01-02 physics.app-ph physics.optics physics.plasm-ph
High order fluid model for streamer discharges: I. Derivation of model and transport data
流光放电是等离子体物理中的基本问题，因为它们非常短暂，远离平衡，并且具有高电离密度梯度;它们出现在科学和技术的各个领域。本文着重推导了一个适用于拖缆的高阶流体模型。利用动量传递理论，将流体方程作为Boltzmann方程的速度矩，在局部平均能量近似下封闭，并耦合到空间电荷产生的电场的泊松方程。能流方程中的高阶张量近似为两个低阶矩的乘积，以封闭系统。从多项Boltzmann方程解出发，计算了氮分子中电子在弹性和非弹性碰撞中动量和能量转移的平均碰撞频率。然后，我们讨论，特别是，（1）正确实施的传输数据的流光模型;（2）的准确性的两项近似求解玻尔兹曼方程的背景下，流光研究;和（3）的平均能量依赖的碰撞率的评估所需的电子作为输入的高阶流体模型。在这一序列的第二篇论文中，我们将讨论基于本文导出的模型和输入数据的拖缆高阶流体模型的解。
2013-02-23 physics.plasm-ph
A spectral element method for modelling streamer discharges in low-temperature atmospheric-pressure plasmas
流光是发生在大气压和亚大气压下的气体中的电离前沿。流光的数值研究是重要的实际应用，但具有挑战性，由于这种放电类型的多尺度性质。本文介绍一种模拟流注放电的谱元方法。该方法是笛卡尔网格，但可以扩展到非结构网格上使用。流光模型是基于泊松方程的电势和电子连续性方程。泊松方程离散通过谱方法的基础上的积分表示的解决方案。分层Poincare-Steklov（HPS）计划被用来解决所产生的方程组。采用间断Galerkin谱元法（DGSEM）求解电子连续性方程。的DGSEM扩展的扩散通量的另一种定义。如果需要的话，使用子单元有限体积法来稳定DGSEM方案。整个模拟方案是通过解决一些测试问题和再现以前的研究结果进行验证。自适应网格细化用于减少未知数的数量。所提出的方法被发现是足够快的，用于在实际应用中。该方法的灵活性提供了一个有趣的机会，扩大范围的问题，可以解决在低温等离子体放电的数值研究。
2021-11-11 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Streamer branching rationalized by conformal mapping techniques
放电通道的自发分支经常被观察到，但还没有很好地理解。我们最近提出了一个新的分支机制的基础上模拟一个简单的连续放电模型在高领域。在这里，我们提出了分析结果，这样的流光在Lozansky-Firsov限制，他们可以模拟为移动等电位电离锋。这个模型可以通过保角映射技术进行分析，该技术允许将动力学问题简化为有限组的非线性常微分方程。的解决方案说明，分支是通用的复杂的头动力学的飘带在Lozansky-Firsov限制。
2004-01-21 nlin.PS physics.plasm-ph
X-ray Emissions in a Multiscale Fluid Model of a Streamer Discharge
我们使用一个三种流体模型的放电在空气中模拟流注演变的雪崩到流注过渡到碰撞的相反极性的流光。我们估计的上限生产的热失控电子，这是占主导地位的第二个这些过程。如果由于自然背景和光电离引起的电离减少，则由于在流光尖端处产生更高电场的可能性而产生更多的热失控。然而，测试粒子模拟显示，这些热逃逸电子没有足够的能量成为相对论逃逸。模拟是在$\mathit{E}_{0}$ = 4和6 MV/m的恒定均匀背景场中进行的。在4-MV/m场中形成流光之后，还在$\mathit{E}_{0}$ = 2 MV/m中进行模拟，以便近似由$\sim$ 1-MV电压在实验室火花实验中使用的$\sim$ 1-m电极间隙上产生的平均背景场。我们的结论是，所使用的流体模型是不足以解释X射线观测在这样的实验。我们讨论的机制，不包括在这个或以前的建模，但可能发挥决定性的作用，在电子加速和X射线生产过程中的流光碰撞的可能作用。
2018-08-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
Positive and negative DC glow discharges: a comparative study to characterize self-organized patterns on water surface
本研究通过比较正负直流辉光放电与水面相互作用的电学、光学和光谱特性，揭示负放电中高约化电场及N2+离子是自组织图案形成的关键，而正放电因低场均匀发射仅产生圆形均匀等离子体。
2025-04-20 nlin.AO physics.plasm-ph
The multiscale nature of streamers
流光是大气体体积电击穿的一般模式。它们在火花和闪电的初始阶段、技术电晕反应器和雷暴云上方的高空精灵放电中发挥作用。流光的特点是在头部的增长放电通道的自生场增强。我们简要回顾最近的流光实验和精灵观测。然后，我们勾勒出我们最近的工作计算的增长和分支流光，我们讨论的概念和解决方案的分析模型减少，我们审查不同的分支概念，并概述了层次结构的模型减少。
2006-04-04 physics.ao-ph physics.plasm-ph
