Fluctuation signatures of rotation reversals and non-local transport events in KSTAR L-mode plasmas
Seoul National University（首尔大学）；National Fusion Research Institute（韩国核融合研究院）；University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；National Institute of Fusion Science（日本核融合科学研究所）
KSTAR L模等离子体中，通过ECH实验揭示了旋转反转与非局部输运事件的波动特征及其微观结构变化的关联。
2016-12-22 physics.plasm-ph
Numerical investigations of the minimum-B effect in Electron Cyclotron Resonance Ion Source
本文采用三维粒子-单元模型NAM-ECRIS研究了DECRIS-PM电子回旋共振离子源对源磁位形变化的反应。重点是磁阱中心的磁场变化，即最小B值。经计算，最佳归一化值约为0.8，与实验观测值接近。讨论了最优解存在的原因。据观察，电子的能量随着最小B值的增加而增加，这是由于等离子体中高能电子的约束增强。的径向损失的电子的能谱中的凸点进行观察和解释是由于非绝热损失的电子。
2020-12-16 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electromagnetic Proton Beam Instabilities in the Inner Heliosphere: Energy Transfer Rate, Radial Distribution, and Effective Excitation
在太阳风中经常观察到不同离子种类之间的差异流动，这种离子差异流动可以提供驱动Alfvén/离子回旋和快磁声/哨声不稳定性的自由能。以前的工作主要集中在离子束不稳定性下的参数代表的太阳风附近1 au。本文利用内日球层磁场和等离子体参数的径向模型进一步研究了质子束流的不稳定性。我们探讨了一个全面的分布质子束不稳定性的日心距离和束速的函数。我们还对不稳定波和粒子之间的能量转移进行了详细的分析，并量化了质子束的自由能流入不稳定波和其他种类的粒子物种（即，质子核、α粒子和电子）。这项工作澄清了平行和垂直电场都是负责激发斜阿尔文/离子回旋和斜快磁声/哨声不稳定性。此外，这项工作提出了一个有效的增长长度来估计是否有效地激发不稳定性或没有。结果表明，质子束在太阳大气中以600-1300 km/s $\sim$的速度漂移，可以有效地驱动斜向Alfvén/离子回旋不稳定性、斜向快磁声/哨声不稳定性和斜向Alfvén/离子束不稳定性.特别是，在太阳大气中驱动的倾斜阿尔文/离子回旋波可以在其中显着阻尼，导致太阳日冕加热。这些结果有助于了解质子束流在日光层内的动力学，并可以通过现场卫星测量进行验证。
2021-10-29 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
The impact of heating power on radial heat transport in W7-X
对磁约束聚变装置中热量向外径向传输的理解是发展经济上可行的聚变反应堆的优先事项。本文分析了在Wendelstein 7-X中利用电子回旋辐射（ECE）诊断测量的自发产生的电子温度（Te）起伏的径向传播。Wendelstein 7-X有32个通道，覆盖了等离子体小半径的很大一部分。通过应用一个相对较新的统计分析技术（转移熵），目前的工作提供了，第一次，在聚变等离子体中的电子热输运的详细机制的视图。结果表明，合理的表面有一个显着的影响，径向热传输，实际上可能是必不可少的，在设置全球的能量约束。报告的意见提供了支持文献中提出的各种解释性概念：即临界梯度，非局部性，自组织。
2017-08-07 physics.plasm-ph
Quasilinear theory of Brillouin resonances in rotating magnetized plasmas
本文研究了旋转磁化等离子体中的角动量交换，发现经典 Landau 和 cyclotron 共振条件失效，提出了包含波频率、惯性效应修正回旋频率与导向中心旋转谐波匹配的新 Brillouin 共振条件，并推导新准线性方程揭示了波驱动径向电流导致角动量吸收。
2023-05-04 physics.plasm-ph
Dependence of intrinsic rotation reversals on collisionality in MAST
托卡马克等离子体即使在没有外部动量注入的情况下也会旋转。安装在MAST的多普勒后向散射系统允许在欧姆L-模式和H-模式等离子体中研究这种固有旋转，包括在球形托卡马克中首次观察到固有旋转反转。实验结果进行了比较，一个新的1D模型，它捕获的碰撞依赖的径向运输的环形角动量由于新古典流的湍流波动的影响。该模型是能够准确地再现的核心环向旋转的符号的变化，使用实验的密度和温度分布与旋转反转作为输入，没有自由参数适合实验数据。
2015-02-10 physics.plasm-ph
Magnetic Centrifuge Effects in Ultrafast Laser Ablation Plasmas
University of Michigan（密歇根大学）；NOAA National Oceanic and Atmospheric Administration, Satellite Communications Division（美国国家海洋和大气管理局卫星通信司）
针对超快激光烧蚀羽流中镍同位素异常富集问题，本文建立自洽磁离心模型，证实回旋旋转与离子伯恩斯坦波主导分离过程，刚性转子模型影响极小。
2026-03-07 physics.app-ph physics.plasm-ph
Spatial proximity effects on the excitation of Sheath RF Voltages by evanescent Slow Waves in the Ion Cyclotron Range of Frequencies
从理论上研究了鞘层射频振荡与离子回旋波发射器发射的近射频平行电场E//空间结构的关系。我们使用一个简单的模型，慢波（SW）的倏逝耦合直流（DC）等离子体偏置通过鞘边界条件在一个三维平行六面体填充均匀的冷磁化等离子体。在一个“宽鞘”渐近制度，有效的大幅度近RF场，RF部分的这个简单的RF+DC模型变成线性的：鞘振荡电压VRF在开放的场线边界可以重新表示为线性组合的个人贡献的每个发射点在输入场地图。SW倏逝使个人的贡献都较大的波发射点位于更接近鞘壁。|VRF|随发射点/鞘极向距离的衰减涉及到SW的横向消逝长度和侧边界的径向突出深度。|VRF|随发射极/鞘层平行距离的衰减被量化为平行SW倏逝长度和开放磁场线的平行连接长度的函数。对于现实的几何形状和目标SOL等离子体，极向衰减发生在几厘米。发现|VRF|的典型平行衰减长度小于IC天线平行延伸。因此，IC天线侧限制器处的振荡鞘电压主要对这些限制器附近的有源或无源导电元件的E//发射敏感，如最近的实验观察所示。平行邻近效应也可以解释为什么鞘振荡坚持反对称带环形相位，尽管辐射场地图的平行反对称。他们最终可以证明目前试图减少天线盒附近感应的射频场，以衰减其附近的鞘层振荡。
2017-01-11 physics.plasm-ph
Continuum damping of topologically-protected edge modes at the boundary of a magnetized plasma
本文研究了磁化等离子体中拓扑保护表面等离子体波在电子回旋频率以上通过与共振模式连续谱耦合产生的无碰撞阻尼，发现阻尼波仍保持单向性和抗背散射鲁棒性，且阻尼与无阻尼区域边界处可实现无反射折射。
2024-09-15 physics.plasm-ph
Self-consistent modeling of the dynamic evolution of magnetic island growth in the presence of stabilizing ECCD
在托卡马克实验中控制新经典撕裂模的最有前途的技术是用电子回旋电流驱动补偿丢失的自举电流。在此框架下，磁岛的动力学已根据修改后的卢瑟福方程进行了广泛的研究，包括电流驱动的存在，无论是解析描述还是通过数值方法计算。在这篇文章中，一个自洽模型的磁岛和驱动电流的动态演变，它考虑到岛的磁拓扑结构和它的影响，电流驱动的推导。该模型结合了修正的卢瑟福方程与射线追踪方法的电子回旋波的传播和吸收。数值结果表明，相对于传统的计算（不考虑岛的几何形状），这增加了初始岛的大小和径向未对准的沉积的增加完全稳定所需的时间减少。
2013-09-18 physics.plasm-ph
Fast camera studies at an electron cyclotron resonance table plasma generator
一个简单的桌子大小的ECR等离子体发生器在ATOMKI中运行，没有轴向磁阱，也没有任何粒子提取工具。径向等离子体约束是由钕铁硼六极保证。台式ECR是14 GHz ATOMKI-ECRIS的简化版本。在大ECRIS上安装测量设置之前，计划在该设备上进行等离子体诊断实验。最近，等离子体发生器已被操作在脉冲RF模式，以调查的ECR等离子体的时间演化在两种不同的方式。(1)利用时间分辨率为1 ms的快速相机图像帧研究了等离子体发射的可见光辐射。由于可见光照片与等离子体冷电子成分的二维空间分布有很强的相关性，因此更好地理解击穿后和辉光后的瞬态过程是很重要的。(2)为了与可见光照片进行比较，同时测量了特殊形状电极上的时间分辨离子电流。通过改变一些外部设置参数（气压和微波功率）来检测等离子体的响应，并在本文中进行了描述。
2015-01-28 physics.ins-det physics.plasm-ph
Analytical edge power loss at the lower hybrid resonance: comparison with ANTITER IV and application to ICRH systems
在非反向加热情况下，托卡马克等离子体边缘会出现低杂波（LH）共振。当在离子回旋共振频率（ICRF）范围内加热时，该共振可导致大的边缘功率沉积。在本文中，边缘功率损耗与LH共振解析计算冷等离子体描述使用渐近方法和解析延拓。该功率损耗可以直接与局部径向电场相关联，然后与用半分析代码ANTITER IV计算的相应功率损耗进行比较。这种方法提供了可能性，以检查精度的数值积分在ANTITER IV，并给出了见解的物理基础的边缘功率吸收。最后，解决方案，以尽量减少这种边缘功率吸收的影响，并适用于ITER的离子回旋共振加热（ICRH）发射器的情况下。这项研究也与DEMO直接相关。
2021-01-23 physics.plasm-ph
Kinetic Scale Slow Solar Wind Turbulence in the Inner Heliosphere: Co-existence of Kinetic Alfvén Waves and Alfvén Ion Cyclotron Waves
利用美国宇航局帕克太阳探测器在距太阳0.18天文单位（AU）的内日球层拍摄的数据，研究了在高度Alfvénic慢太阳风湍流中离子动力学尺度周围等离子体波模式的性质。得到了归一化约化磁螺旋度的联合分布$σ_m (θ_{RB}, τ)$，其中$θ_{RB}$为局部平均磁场与径向的夹角，$τ$为时间尺度.确定了离子尺度附近的两个种群：第一个种群具有频率范围为2.1至26 Hz的$σ_m (θ_{RB}, τ) < 0$（在航天器框架内），对应于$60^{\circ} < θ_{RB} < 130^{\circ}$的动力学阿尔文波（KAWs），第二个种群具有频率范围为[1.4，4.9] Hz的$σ_m (θ_{RB}, τ) > 0$，对应于$θ_{RB} > 150^{\circ}$的阿尔文离子回旋波（ACW）。这首次证明了KAWs和ACW在内日球层的慢太阳风中的共存，这与以前在1 AU的慢太阳风中的观测结果形成对比。0.18和1天文单位之间的差异可以解释为：i）ACW在其向外的旅程中通过回旋共振耗散，或者ii）0.18天文单位处的慢太阳风的高阿尔夫文性可能有利于ACW的激发。
2020-06-08 physics.plasm-ph physics.space-ph
Impact of Azimuthal Magnetic Field Inhomogeneity on Hall Thruster high-frequency azimuthal instability via 2D radial-azimuthal PIC simulations
本研究通过二维径向-方位角PIC模拟，发现方位角磁场不均匀性通过调制漂移速度和展宽波数谱双重机制影响霍尔推力器ECDI，不均匀性达10%时饱和强度降13.4%、电子迁移率降15.7%。
2025-04-18 physics.plasm-ph
The Radial Distribution of Ion-scale Waves in the Inner Heliosphere
本文利用帕克太阳探测器数据研究内日球层离子尺度波的径向分布，发现近太阳区域波出现率显著增强，并揭示其波模性质及关键参数随日心距离的变化规律。
2023-05-15 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Radial electric field and density fluctuations measured by Doppler reflectometry during the post-pellet enhanced confinement phase in W7-X
Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）
本研究通过多普勒反射仪测量了W7-X装置后弹丸增强约束相中的等离子体径向电场和密度波动，发现径向电场凹陷与等离子体参数相关，并通过模拟揭示了等离子体剖面演变和径向电场对湍流稳定的作用。
2025-12-17 physics.plasm-ph
First evidence of Alfven wave activity in KSTAR plasmas
我们报告在中性束加热KSTAR等离子体波活动的第一个证据：40 kHz的磁波动与环形模式数n=1。我们的分析表明，这是一个β-诱导阿尔芬本征模共振与q=1的表面。一个动力学分析，再加上电子温度测量从电子回旋发射和离子/电子温度比从晶体学，使计算的频率演变，这是与观察一致。补充详细的磁流体动力学建模的磁配置和波模式支持BAE模式的结论，通过定位一个n=1的模式分离的核心区域中的连续。最后，我们计算了一系列离子温度分布的临界稳定性。这表明，当离子温度径向梯度足够大时，高能离子可以驱动BAE不稳定。我们的研究结果表明，模式的存在可以被用来作为一种形式的推断温度分布的一致性在径向间隔的模式，从而扩展的工具MHD光谱。
2013-01-20 physics.plasm-ph
Formation of Magnetic Switchbacks Observed by Parker Solar Probe
磁之字形反转是太阳风中径向磁场的快速高振幅反转，不涉及日球电流片交叉。70年代在水手号和太阳神号的数据中首次零星地看到，后来在1天文单位以外的地方由太阳系探测器航天器观察到，最近被帕克太阳探测器航天器确定为日光层内层太阳风波动的典型组成部分。在这里，我们提供了一个简单的预测理论，形成这些磁反转：之字形是由横向变化的径向波传播速度的圆偏振阿尔文波的剪切产生的。我们提供了一个解析表达式的磁场的变化，建立必要和充分条件，并表明，该机制的工作在一个现实的太阳风的情况。
2023-01-06 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Firewall effect on electron acceleration by R-waves and parallel electric fields
Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）；Pohang Accelerator Laboratory, Pohang University of Science and Technology（浦项加速器实验室，浦项科技大学）；Division of Advanced Nuclear Engineering, Pohang University of Science and Technology（先进核工程系，浦项科技大学）
研究揭示了在均匀磁场、平行电场和右旋圆极化波作用下，电子加速动态的非预期行为，表明共振被捕获后平行加速方向反转并垂直加速，对实验室和空间等离子体中的粒子散射有重要影响。
2026-05-11 physics.plasm-ph
Observation of quasi-coherent density fluctuation in scrape-off layer enhancing boundary transport in high-betaN hybrid plasmas on DIII-D
本文报道了用多普勒后向散射系统在DIII-D托卡马克的刮去层（SOL）区观测到的准相干密度涨落（QCF）。在电子回旋加速器加热期间，在具有近双零偏滤器（DND）形状的高功率、高性能混合等离子体中观察到这种QCF。这种模式与陡峭的SOL密度分布相关，并导致ELMs之间的粒子和热通量显着升高。SOL QCF是一种长波长的离子尺度涨落，在等离子体框架中沿离子反磁方向传播。它的径向扩张约为1.5-2厘米，远远超过了DIII-D上热通量的典型宽度。此外，SOL QCF没有表现出任何明确的依赖于有效的SOL碰撞性，因此可能会提出问题的控制等离子体-材料的相互作用在低碰撞性等离子体中的斑点诱导的运输减少。使用BOUT++与5场简化模型进行线性模拟，并与实验观察结果进行比较。模拟结果表明，SOL密度梯度可以驱动一个类高斯密度扰动，其峰值位置和密度扰动的径向宽度与实验结果一致.
2021-03-19 physics.plasm-ph
Observation of Electromagnetic Fluctuation Induced Particle Transport in ETG Dominated Large Laboratory Plasma
大体积等离子体装置（LVPD），一种尺寸为（$ϕ=2m $，$ L =3m $）的圆柱形线性等离子体装置，已经成功地证明了电子温度梯度（ETG）湍流的激发[ Mattoo等人，[1]]。所观察到的ETG湍流在对应于波数$ k_y ρ_e ~ (0.1- 0.2)$的$ω\sim (25-90 krad/s )> Ω_{ci}(= 8 krad/s )$之间显示出显著的功率，其中，$ Ω_{ci}$和$ρ_e(=5 mm ) $分别是离子回旋频率和电子拉莫尔半径。观测到的频率和波数与对应于Whistler-ETG模式的理论估计相匹配。研究了高β（$ β\sim 0.01 - 0.4 $）ETG模式下电磁涨落诱导的等离子体输运.径向电磁（EM）电子（离子）通量（$ Γ^{e,i}_{em} $）主要由平行电子流（$δJ_{\parallel ,e,i}$）和径向磁场（$ δB_r $）的涨落之间的相关性产生。电磁粒子通量比静电粒子通量$ Γ_{em}\approx 10^{-5} Γ_{es} $小得多，与传统的平板ETG模型相反，电磁粒子通量很小但有限。电磁通量是非双极性的。获得了直线均匀磁场几何形状中电磁粒子通量的理论模型。理论估计被认为是比较好的实验观察。Sludenium平行离子响应被确定为小但有限的电磁通量产生的关键机制。
2019-02-07 physics.plasm-ph
Preference of Right-Handed Whistler Modes and Helicon Discharge Directionality due to Plasma Density Gradients
本文通过实验与模拟证明径向密度梯度产生的方位角剪切电流可一致解释右旋哨声模优先性及螺旋波放电方向性，并实现放电方向反转。
2023-10-30 physics.plasm-ph
Influence of the magnetic field's curvature on the radial-azimuthal dynamics of a Hall thruster plasma discharge with different propellants
本文通过高保真降阶PIC模拟，研究了磁场曲率对霍尔推力器径向-方位向等离子体放电的影响，发现正负曲率导致不稳定性类型、等离子体性质及离子束发散存在显著差异。
2023-09-01 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Theoretical Analysis and PIC Simulations of Electromagnetic Wakefields Excited by Relativistic Beams in Magnetized Plasmas
University of Tehran（德黑兰大学）；Alzahra University（阿尔扎哈拉大学）
本文研究了强磁场中超相对论电子束在冷等离子体通道中激发的纵向和径向尾场，通过发展三维格林函数形式主义并结合PIC模拟，验证了磁场对尾场振荡特性的影响。
2026-04-28 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
The Radial Dependence of Proton-scale Magnetic Spectral Break in Slow Solar Wind during PSP Encounter 2
太阳风中的磁场波动通常被观察到遵循幂律谱。在质子动力学尺度附近，发生光谱突变，这通常被解释为向动力学湍流的过渡。然而，这种转变尚未完全理解。通过研究不同等离子体性质的破裂的缩放，可以约束导致动力学湍流开始的过程。使用帕克太阳探测器（\textit{PSP}）的数据，我们测量的质子尺度打破了一系列的日心距离，使测量的过渡，从惯性到动力学尺度湍流在各种等离子体条件下。我们发现，在慢太阳风中，突变频率$f_b$随日心距$r$的减小而增大，并遵循幂律$f_b\sim r^{-1.11}$。我们还比较了这一特性的等离子体离子尺度与可能的物理机制发生在这个规模的突破。对于所有等离子体$β_p$，$f_b$和$f_c$之间的比率（多普勒频移离子回旋共振标度）近似为1。在高$β_p$下，$f_b$和$f_ρ$之间的比率（多普勒频移陀螺标）近似为1;而在低$β_p$下，$f_b$和$f_d$之间的比率（多普勒频移质子惯性长度）为1。由于阿尔文和太阳风速度的可比性很大，我们使用标准和修改后的泰勒假设来分析这些结果，证明了稳健的统计结果。
2020-01-22 physics.plasm-ph physics.space-ph
3D PIC simulation and theoretical modeling of RF Laser pulse in magnetized plasma for the generation of multidimensional relativistic Wakefields
本研究通过3D电磁粒子模拟扩展自洽理论框架，探讨横向射频激发下磁化等离子体中相对论电子束驱动的尾波场调制，揭示磁场与射频共同作用对尾波场的放大、重塑及约束稳定作用，明确多参数对尾波场特征的影响规律。
2025-11-12 physics.acc-ph physics.comp-ph physics.plasm-ph
