Transparency of Magnetized Plasma at Cyclotron Frequency
如果电磁辐射的频率等于等离子体电子的回旋频率，则电磁辐射被磁化等离子体强烈吸收。它表明，吸收可以完全取消的存在下，第二辐射束，甚至一个波荡器的静磁场，导致在回旋频率的等离子体透明度。这种效应类似于三能级原子系统的电磁感应透明（EIT），只是它发生在完全{ \it经典}的等离子体中。此外，由于经典等离子体的复杂性，折射率在回旋频率不同于1。EIT在等离子体中的潜在应用包括选择性等离子体加热、折射率的电磁控制和电子/离子加速。
2002-02-20 physics.optics physics.plasm-ph
Electrostatic ion-cyclotron instabilities modified by the parallel and perpendicular plasma flow velocity shears
利用分段式无碰撞等离子体源实现了对平行于和垂直于磁场线的等离子体流速剪切的外部独立控制。观察到静电离子回旋不稳定性被垂直流速剪切抑制，发现其抑制物理可分为两个方面。另一方面，平行的流速剪切被证明是不稳定的离子回旋不稳定性取决于在没有场对准的电子漂移流的平行剪切的符号。
2004-10-21 physics.plasm-ph
Cyclotron Resonance in Strongly Magnetized Plasmas and Gamma Ray Burst
基于集体等离子体脉泽不稳定性，提出了强磁化等离子体中γ射线和硬x射线爆发的一种可能的设想。与此情景相关的物理参数进行了估计。这种方案的吸引力的特点，在传统的回旋辐射理论进行了讨论。
2012-11-03 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Electron Plasmas Cooled by Cyclotron-Cavity Resonance
我们观察到，高Q电磁腔谐振增加的回旋冷却率的纯电子等离子体中的潘宁-Malmberg陷阱时，电子的回旋频率，通过调整控制的磁场，匹配的频率的驻波模式在腔中。对于某些模式和捕获配置，这可以将冷却速率增加十倍或更多倍。在本文中，我们调查的冷却速率和平衡等离子体温度的变化在很宽的参数范围内，包括等离子体密度，等离子体位置，电子数，和磁场。
2016-09-28 physics.plasm-ph
Production of overdense plasmas by launching 2,45 GHz electron cyclotron waves in a helical device
为了产生低碰撞的低温等离子体，在极低的环向场Bt下，垂直于环向场注入2.45GHz的微波功率，最大功率可达20kW
2004-10-23 physics.plasm-ph
Sub-microsecond temporal evolution of edge density during edge localized modes in KSTAR tokamak plasmas inferred from ion cyclotron emission
在KSTAR托卡马克装置的边缘局域模（ELM）中，在等离子体外边缘质子回旋频率的谐波处检测到离子回旋辐射（ICE）。在ELM崩溃期间，发射通常会向下（偶尔向上）啁啾，并由受限的3MeV聚变产生的质子驱动，这些质子从等离子体核心有很大的漂移。我们充分利用动力学模拟在多个等离子体密度，以配合啁啾ICE的时间演变功能。这产生了一个独特的，非常高的时间分辨率诊断的崩溃边缘基座密度。
2017-02-06 physics.plasm-ph
Quantifying fusion born ion populations in magnetically confined plasmas using ion cyclotron emission
离子回旋发射（ICE）提供了独特的承诺，作为诊断的融合出生的α粒子人口在磁约束等离子体。JET和TFTR的开创性观测发现，ICE强度$P_{ICE}$与聚变反应的测量中子通量以及等离子体中聚变产生的α粒子的推断浓度$n_α/n_i$近似线性地成比例。我们提出了完全非线性自洽动力学模拟，再现这种缩放的第一次。这解决了MCF等离子体中聚变α粒子约束和稳定性物理学中的一个长期问题。证实了磁声回旋不稳定性（MCI）作为可能的发射机制，并大大加强了未来的燃烧等离子体中的ICE诊断开发的基础。
2016-06-01 physics.plasm-ph
The electron cyclotron maser instability in laser-ionized plasmas
该研究揭示圆偏振激光电离的等离子体可形成易触发电子回旋脉泽不稳定性的长寿命环形弱相对论动量分布，结合理论与模拟验证现有激光技术可实现相关可控探测，为极端天体环境下的相干辐射过程提供实验依据。
2024-12-09 physics.plasm-ph
Observations and modelling of ion cyclotron emission observed in JET plasmas using a sub-harmonic arc detection system during ion cyclotron resonance heating
本文报道了在离子回旋频率范围（ICRF）内的波加热的射流等离子体中，接近高能离子的回旋频率的电磁辐射的测量结果。氢是所有这些等离子体中的主要离子种类。测量获得了使用分谐波电弧检测（SHAD）系统中的ICRF天线之一的传输线。测得的离子回旋发射（ICE）光谱强烈过滤的天线系统，通常包含子结构，由几个kHz的分离的峰值集组成，这表明压缩阿尔芬本征模（CAE）的激发频率紧密间隔。在大多数情况下，高能离子可以被清楚地识别为ICRF加速的He-3少数离子，尽管在两个脉冲中，发射可能是由高能He-4离子产生的，源于三次谐波ICRF波加速。有人提出，发射接近的He-3回旋频率产生的高能离子的这个物种经历漂移轨道漂移到外中平面等离子体边缘。粒子在细胞和混合动力（动力学离子，流体电子）模拟使用等离子体参数对应的边缘等离子体条件，在这些射流脉冲，和高能粒子参数推断的回旋共振位置，表明强烈的激发波在He-3回旋谐波，包括基本的，这是确定与所观察到的发射。这些结果强调了ICE测量的潜在重要性，作为一种研究受限的快速粒子的方法，这些粒子是强超热的，但能量不足或数量不足以激发可检测水平的伽马射线发射或其他集体不稳定性。
2018-06-13 physics.plasm-ph
The ion cyclotron parametric turbulence and anomalous convective transport of the inhomogeneous plasma in front of the fast wave antenna
建立了快波天线前非均匀电场驱动的非均匀等离子体离子回旋（IC）静电参数不稳定性理论。据发现，参数IC湍流和漂移湍流的空间不均匀性是在流动的起源，其中运输的大部分FW功率，沉积到基座等离子体，刮除层，后来的偏滤器主要沿场线。
2021-03-03 physics.plasm-ph
Fullerene-rare gas mixed plasmas in an electron cyclotron resonance ion source
利用电子回旋共振（ECR）离子源合成了Fe@C60等内嵌富勒烯。报道了N@C60的生产。然而，产率相当低，因为大多数富勒烯分子在ECR等离子体中断裂。我们采用了气体混合技术，以冷却等离子体，然后减少富勒烯解离。用法拉第杯观察了从富勒烯-He、Ar或Ar混合等离子体中引出的离子束的质谱。从结果来看，He气体混合技术对富勒烯的破坏是有效的。
2015-01-28 physics.plasm-ph
Ponderomotive modification of multicomponent magnetospheric plasma due to electromagnetic ion cyclotron waves
推导了真实多组分磁层等离子体中重离子的有质动力的表达式。所考虑的有质动力包括所有物种的感应磁矩，并且由于在非均匀介质中行进的低频电磁波振幅的不均匀性而产生。在考虑引力和离心力的情况下，得到了由电子、质子和重离子（He $^{+}$）组成的等离子体的非线性定态力平衡方程。背景地磁场取自磁层的昼侧，那里的磁场有磁“洞”（Antonova和Shabansky，1968年）。通过数值求解平衡方程，得到了重离子He $^{+}$存在时离子H $^{+}$的非线性密度分布。结果表明，在赤道的频率小于氦陀螺频率的非线性等离子体密度扰动的峰值在赤道附近的有质动力的作用。偶极磁层和昼侧磁层的情况进行了比较。结果表明，重离子的存在会导致质子密度修正量的减小。
2013-04-17 physics.geo-ph physics.plasm-ph
A non-local fluid closure for modeling cyclotron resonance in collisionless magnetized plasmas
本文发展了一种考虑回旋共振效应的无碰撞磁化等离子体的流体描述。遵循与朗道流体封闭相同的方法，与横向电磁波动相关的热通量分量近似为波数空间中低阶矩的线性组合。封闭成功地再现了线性回旋共振的电磁波传播平行于环境磁场。在有限温度各向异性的存在下，该模型给出了近似正确的预测通过回旋共振不稳定。一个非线性模拟表明，波的增长与线性理论一致，其次是初始各向异性的减少，最后，饱和的不稳定性。各向同性可以用准线性理论来理解，该理论是在流体模型的框架内发展的，但与其完全动力学的对应物非常相似。结果表明，线性和非线性无碰撞等离子体响应近似地包含在流体模型中。
2021-03-16 physics.plasm-ph
Anomalous convective transport of the tokamak edge plasma, caused by the inhomogeneous ion cyclotron parametric turbulence
本文研究了极向剪切下基座等离子体中空间非均匀静电离子回旋参数微湍流驱动的对流中尺度流动的动力学和流体力学理论。发展的动力学理论预测剪切极向对流的产生，和径向压缩流与径向流速梯度。发达的流体动力学理论的对流揭示了径向压缩对流的密度梯度随时间呈指数增长的陡峭的基座密度分布的形成中的主导因素。这种梯度密度的增长受到基座等离子体向刮除层的径向振荡离子流出的限制。
2022-06-07 physics.plasm-ph
Plasma losses from mirror trap, initiated by microwave radiation under electron cyclotron resonance conditions
本文研究了在镜磁阱中，频率为24 GHz，功率高达600 W的回旋管辐射维持的稳态ECR放电的等离子体。在气体击穿阈值附近的压力下，随着辐射功率的增加，观察到电子回旋放电的消光效应。当回旋共振截面接近磁塞时，对应于放电熄灭的功率阈值降低。这些实验结果证实了存在的粒子沉淀的效果，从陷阱作为一个结果的电子回旋共振与回旋辐射的相互作用。消光功率依赖于磁阱中ECR截面位置的实验标度对应于准线性扩散区中粒子沉淀理论基础上的估计结果。
2018-07-11 physics.plasm-ph
Electron Cyclotron Resonance (ECR) Magnetometry with a Plasma Reservoir
通过测量微波脉冲照射电子等离子体时产生的温度，发现了彭宁-马尔姆伯格阱中的局部磁场。当脉冲频率被扫描时，观察到多个加热共振。许多共振是由于电子反弹和等离子体旋转边带。识别对应于回旋频率共振的加热峰值以确定磁场。一种快速制备用于破坏性温度测量的低密度电子等离子体的新方法，能够快速和自动扫描微波频率。该技术可以高精度地确定磁场，获得优于$1\,\mathrm{ppm}$的绝对精度和$26\,\mathrm{ppb}$的相对精度。一个重要的应用是原位磁力测量法，用于电荷-宇称-时间对称性和弱等效原理的反氢测试
2020-02-08 physics.plasm-ph
Interpretation of quasi-periodic frequency sweeping in electron cyclotron emission of nonequilibrium mirror-confined plasma sustained by high-power microwaves
在[Viktorov M. E.例如，EUR.物理快报，V.116，P.55001，2016]我们报告了在桌面镜磁阱中的强非平衡等离子体的电子回旋辐射中观察到的啁啾频率模式。这些图案被定性地解释为所谓的“孔和团块”机制在如此高的频率（1-10 GHz）下起作用的第一个实验证据。在本文中，我们证明了这一说法更严格的基础上，考虑到非线性相空间结构的形成，在附近的波粒共振的Berk-Breizman理论的框架内采用的动力学不稳定的镜像约束等离子体。
2019-06-07 physics.plasm-ph
Semi-analytic Shape Function of High-harmonic Electron Cyclotron Emission in Tenuous Plasma
半解析表达式的电子回旋辐射（ECE）形状函数的任意高次谐波开发。用易于积分的测试函数拟合${m}^{\mathrm{th}}$谐波ECE形函数的被积函数，该测试函数由等离子体温度$T_e$、谐波数$m$和发射角$θ$参数化。通过对任意情况下的试验被积函数与回归分析和归纳研究得到的拟合参数进行积分，得到了高次谐波ECE发射率的半解析公式。所开发的表达式匹配的数值积分ECE形状函数非常好，原始形状函数和半解析形状函数之间的整体差异进行评估。该表达式可用于高次谐波ECE谱的快速分析。
2018-07-24 physics.plasm-ph
Electron-cyclotron plasma startup in the GDT experiment
本文报道了一种新的等离子体启动方案在气体动力学阱（GDT）磁镜装置。主要的5 MW中性束注入（NBI）等离子体加热系统发射到足够密集的等离子体靶（“种子等离子体”）中，其通常由电弧等离子体发生器供应。在报告的实验中，探索了一种不同的种子等离子体生成方法。电子回旋共振（ECR）加热系统的一个通道用于加热中性气体，并将等离子体密度提高到适合NBI捕获的水平。在短暂的过渡（约1 ms）后，放电变得基本上类似于由等离子体枪引发的标准放电。本文介绍了ECR加热过程中种子等离子体演化的放电方案和实验数据，以及入射微波功率，磁结构和中性气体压力的依赖关系。随后的高功率NBI放电的特点进行了研究，并与传统的方案进行了讨论。在GDT实验的基础上，建立了描述大尺度镜阱中ECR击穿和种子等离子体积累的理论模型。
2016-11-04 physics.plasm-ph
Broadening of Cyclotron Resonance Conditions in the Relativistic Interaction of an Intense Laser with Overdense Plasmas
研究了强磁场作用下稠密等离子体与强激光的相互作用。当环境磁场的回旋频率高于激光频率时，激光的电磁场被转换为沿着场线传播的哨声模式。由于哨声波的性质，激光穿透到没有截止密度的稠密等离子体中，通过回旋共振产生超热电子。结果表明，由于激光场加速的相对论电子的存在，在较宽的外场条件下，回旋共振吸收有效地发生。共振的环境场的上限与相对论激光强度的平方根成比例地增加。大振幅哨声波的传播可以提高等离子体加热和致密等离子体深处粒子加速的可能性。
2017-09-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Ion cyclotron emission from fusion-born ions in large tokamak plasmas: a brief review from JET and TFTR to ITER
离子回旋辐射（ICE）是第一个集体辐射不稳定性，由约束聚变产生的离子驱动，从氘氚等离子体中观察到的JET和TFTR。ICE包括强烈的超热辐射，其在托卡马克等离子体的外中平面边缘处评估的多个离子回旋谐波频率处具有谱峰。ICE谱峰的测量强度与JET中测量的聚变反应性成线性比例。在其他大型托克马克等离子体中，ICE目前被用作快离子物理的指示器。ICE的激发机制是磁声回旋不稳定性（MCI）;在JET和TFTR的情况下，MCI是由一组中心出生的聚变产物驱动的，位于速度空间中的捕获通过边界内，其漂移轨道向外中平面边缘进行大的径向偏移。因此，在未来的实验中ICE的诊断开发部分依赖于对MCI的深入了解，并且计算等离子体物理的最新进展已经导致了大量的最新进展，在这里进行综述。
2014-10-22 physics.plasm-ph
Beam-driven Electron Cyclotron Harmonic and Electron Acoustic Waves as Seen in Particle-In-Cell Simulations
本研究通过二维Darwin粒子模拟探索了束流驱动的电子回旋谐波（ECH）波和电子声波的激发与饱和机制，揭示了它们在重塑地球等离子体层亚热电子分布及形成各向异性电子分布中的重要作用。
2024-06-02 physics.plasm-ph physics.space-ph
Coherence of ion cyclotron resonance for damping ion cyclotron waves in space plasmas
离子回旋共振是无碰撞等离子体中通过场-粒子相互作用实现能量转换的基本过程之一。然而，离子回旋共振的关键证据（即，电磁场和离子相空间密度之间的相干性）以及由此产生的离子回旋波（ICW）的衰减。通过对磁层多尺度（MMS）卫星对空间等离子体的高质量测量，发现波电磁场矢量和扰动离子速度分布的体速度都围绕背景磁场旋转。此外，我们发现，在离子速度分布函数和波电场矢量的波动中心之间的绝对陀螺相位角差落在（0，90）度的范围内，与正在进行的能量转换从波场粒子。通过调用等离子体动力学理论，我们证明了场粒子相关的阻尼离子回旋波在我们的理论模型与我们的观察相匹配。波电场矢量（$δ\mathbf{E'}_{\mathrm {wave,\perp}}$）、离子电流密度（$δ\mathbf{J}_\mathrm {i,\perp}$）和能量转移率（$δ\mathbf{J}_\mathrm {i,\perp}\cdot δ\mathbf{E'}_{\mathrm {wave,\perp}}$）均呈现准周期振荡，电磁场对离子的积分功为正，表明离子主要由电场的垂直分量通过回旋共振激发.因此，我们对MMS观测和动力学理论的综合分析为空间等离子体的ICW阻尼提供了直接、深入和全面的证据。
2022-02-24 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Photoelectron Emission from Metal Surfaces Induced by Radiation Emitted by a 14 GHz Electron Cyclotron Resonance Ion Source
光电子发射测量已使用室温14 GHz ECR离子源。结果表明，从Al，Cu，和不锈钢（SAE 304）表面，这是常见的等离子体室材料的光电子发射，主要是由从等离子体发射的能量在8 eV和1 keV之间的辐射引起的。等离子体的特征X射线发射和韧致辐射对光电子发射的贡献可以忽略不计。从测量的数据估计，来自等离子体室壁的最大可能的光电子通量是从等离子体估计的总电子损失的10%的量级。
2015-09-01 physics.plasm-ph
Coulomb collisions in strongly anisotropic plasmas II. Cyclotron cooling in laboratory pair plasmas
本文考虑了强磁化的电子-正电子碰撞等离子体的行为，它对回旋辐射是光学薄的，并计算了它在系统中不同时间尺度上的分布函数。特别注意的限制，其中碰撞时间超过辐射发射时间，使电子分布函数强烈各向异性。事实上，这些正是目前正在开发的第一个实验室正负电子等离子体实验可能达到的确切条件，这些实验通常具有非常低的密度，并被限制在非常强的磁场中。强磁化的限制增加了一个额外的复杂性，因为长程库仑碰撞通常可以忽略不计，现在必须考虑。一个严格的碰撞算子，这些远程碰撞从来没有写下来。然而，我们表明，碰撞散射可以占不知道这个碰撞算子的明确形式。辐射发射率的计算和它被发现，从等离子体的能量的损失是成正比的平行碰撞频率乘以一个因素，只依赖于等离子体参数。也就是说，这是一个自加速过程，意味着大部分能量将在几次碰撞中损失。我们表明，在一个简单的情况下，直场线的几何形状，有没有不稳定的漂移波在这样的等离子体，尽管远离麦克斯韦。
2020-09-08 physics.plasm-ph
Non-inductive plasma current sustainment with stochastic electron cyclotron in EXL-50 spherical torus
本文首次用电子回旋波在球形圆环上实现了随机波无感电流的启动和维持。等离子体电流对ECW的注入角度不敏感，与X射线光谱的斜率近似线性相关。其方向由垂直磁场（BV）决定。具有特定能量的X射线韧致辐射光子的数量的时间发展与随机加热模型是一致的。此外，在正常条件下（最大等离子体电流：150 kA，ECW：140 kW），ECW的安培与瓦特的比率通常>1 kA/kW。用随机电磁波中不对称电子速度分布的随机加热模型解释了实验结果。
2021-09-02 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
Spatial distributions of plasma potential and density in electron cyclotron resonance ion source
本文应用电子回旋共振离子源的数值高级模型（NAM-ECRIS）研究了离子源中的物理过程。NAM-ECRIS的分别操作的电子和离子模块的解决方案以迭代的方式进行匹配，以获得等离子体密度和等离子体电势的空间分布。结果显示，在ECR表面附近和源轴上等离子体密度最大的复杂轮廓。离子捕获势的下降在~（0.01-0.05）V的水平上，位于等离子体密度最大值处。高电荷离子也被定位在ECR表面附近。偏置电极效应是由于电子从偏置电极和提取孔反射而形成的沿源轴的电子串。该串使得高电荷离子的轮廓在源轴上更加尖峰化，从而增加了提取的离子电流。
2019-09-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Statistical equilibrium and ion cyclotron absorption/emission in strongly magnetized plasmas
计算了强磁场B作用下电子-质子等离子体中质子朗道能级间的跃迁率。考虑了电子-质子碰撞和质子-质子碰撞。详细分析了一阶回旋吸收和二阶自由-自由吸收和散射对谱线强度、形状和连续谱的影响。我们求解了质子朗道能级布居的统计平衡方程。当温度\sim为10^6-10^7 K时，质子布居数与LTE的偏差在密度ρ< 0.1 B_{14} ^{3.5} g cm^{-3}时是明显的，其中B_{14} =B/（10^{14} G）。给出了在各种物理条件下等离子体发射率和吸收系数的一般公式。我们的结果对于研究强磁化中子星附近质子/离子回旋谱线形成的可能性和条件是有用的。
2007-01-10 astro-ph physics.plasm-ph
Cyclotron cooling to cryogenic temperature in a Penning-Malmberg trap with a large solid angle acceptance
由电子或正电子组成的磁化非中性等离子体通过回旋辐射耦合到局部微波环境。平衡等离子体温度取决于回旋频率附近的微波能量密度。在ASACUSA的Cusp阱中采用了细铜网和低温微波吸收材料来降低辐射环境的有效温度，从而显著降低了等离子体温度。
2022-03-28 physics.plasm-ph
Topology of the Warm plasma dispersion relation at the second Harmonic Electron Cyclotron Resonance Layer
对于电子回旋共振频率范围内的波，热等离子体色散关系可以被转换成$N_\perp$的双二次方程的形式，其中系数是$N_\perp^2$的函数，并且需要迭代过程来获得解。然而，这种迭代过程没有得到很好的理解，并且未能收敛到二次谐波共振层处的解。特别是在波可以耦合到电子伯恩斯坦波的更高密度下。本文着重于解决迭代法收敛性差的问题，使确定的拓扑结构的色散关系周围的二次谐波使用完全相对论代码斜波。提出了一种前馈控制器，该前馈控制器具有在复平面内调节$N_\perp^2$的步长的旋转的能力，同时还限制步长。结果表明，控制器的实施稳定不稳定的解决方案，同时提高整体的迭代鲁棒性。这允许在第二谐波电子回旋共振层的快速非常模式和电子伯恩斯坦波之间的耦合的评价，对于非垂直传播的波。
2020-10-16 physics.plasm-ph
PIC Simulations of Continuously Driven Mirror and Ion Cyclotron Instabilities in High Beta Astrophysical and Heliospheric Plasmas
我们使用粒子模拟（PIC）来研究离子速度空间不稳定性在一个理想化的问题，其中的背景速度剪切连续放大的磁场的非线性演化。我们模拟的天体物理学相关的制度，剪切时间尺度是长的离子回旋周期相比，等离子体β是~ 1-100。在我们的计算中，背景场放大是为了模拟湍流波动或MHD尺度不稳定性等过程。场放大持续驱动压力各向异性，垂直压力大于平行压力，并且等离子体变得不稳定到镜像和离子回旋不稳定性。在所有情况下，非线性状态是占主导地位的镜像不稳定性，而不是离子回旋不稳定性，和等离子体压力各向异性饱和的线性镜像不稳定性的阈值附近。磁场波动最初经历指数增长，但在长期阶段中饱和，其中波动在与背景磁场相同的时间尺度上增长（长期阶段中δB约为0.3<B>）。在早期，离子磁矩是很好的守恒的，但是一旦波动幅度超过δB ~ 0.1<B>，磁矩就不再守恒，而是在与平均磁场的时间尺度相当的时间尺度上变化。我们讨论了低碰撞天体物理等离子体，包括近地太阳风和低光度吸积盘周围的黑洞的影响，我们的结果。
2015-01-10 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Influence of bounce resonance effects on the cyclotron wave instabilities in dipole magnetospheric plasmas with anisotropic temperature
本文推导了具有双麦克斯韦和双洛伦兹分布函数的轴对称偶极磁层等离子体中场向回旋波的色散方程。为了评估俘获粒子对横向电流密度分量的贡献，使用与守恒积分相关联的切换到新变量的标准方法求解Vlasov方程;引入新的类时变量（而不是地磁纬度角）来描述捕获粒子沿地磁场的反弹运动;扰动的电场和电流密度分量在地磁场线的长度上被傅立叶分解。其结果是，横向介电常数元素表示的反弹谐振项，包括在速度空间中的双重积分，谐振器，和相应的相位系数的总和。由于地磁场的非均匀性，磁层等离子体中的波粒共振条件与直磁场中的波粒共振条件完全不同，电场的全谱都存在于给定的电流密度谐波中，左右极化波相互耦合。为了与直磁场中回旋波的线性理论进行类比，我们假设电场的n次谐波对电流密度的n次谐波有主要贡献，并且左、右极化波的连接很小。在这种情况下，回旋波的色散方程具有最简单的形式，并且适合于分析电子回旋波和离子回旋波的不稳定性。
2004-10-08 physics.plasm-ph
Kinetic analysis of spin current contribution to spectrum of electromagnetic waves in spin-1/2 plasma, Part II: Dispersion dependencies
本文第一部分根据六维相空间中自旋1/2量子动力学模型导出的自旋极化等离子体的介电磁导率张量，用于研究垂直于外磁场传播的高频横波和横纵波的频谱。研究了电场方向平行于外磁场的回旋波。结果表明，自旋的分离演化改变了回旋波的频谱。这些变化随着自旋极化率和回旋共振数的增加而增加。不考虑反常磁矩的自旋动力学也给出了谱的相当大的修正。反常磁矩的帐户导致每个回旋共振的精细结构。每个回旋共振分裂成三个波。详细研究了第一和第二回旋波的频谱及其随自旋极化的变化。还描述了由于反常磁矩而在$ω\approx0.001\midΩ_{e}\mid$处存在的回旋共振，其中$\midΩ_{e}\mid$是回旋频率。普通波没有任何显著的变化。在分析波垂直于外磁场传播时，研究了静电和电磁Berstein模，其中电场扰动方向垂直于外场。平衡自旋极化引起的振荡结构的修改被发现在这两个制度。对非常波谱也作了类似的修正。
2016-10-31 physics.plasm-ph
Upper-hybrid and electron-cyclotron waves in a laboratory magnetoplasma: weak spatial dispersion and parametric effects
本文研究了冷（Te=0.5eV）、大（长1.2m，直径70 cm）、均匀的麦克斯韦实验室磁等离子体在上混合频率范围内的短波等离子体波辐射。虽然空间色散的特征参数b2= VTe 2/c2很小（b2<10-6），但等离子体电子的热运动强烈地改变了上混合等离子体波的色散特性。实际上，只有当参数范围同时满足两个不等式：wc<w<2 wc，wp<w<wuh时，才能观察到UH等离子体波的共振锥状色散。在此参数范围内，在谐振方向上的最大折射率已被发现限制在nmax~15;新的UH模式，其色散由锥形折射决定已被发现在附近的上混合谐振（w=wuh）。在w<2 wc，wp<w<wuh处的波色散不符合冷等离子体近似，而是由沿环境磁场传播的热等离子体波决定的。特别注意的是在电子回旋共振附近的波的传播特性。当两个电磁波（w1=wc，w2=wc+Dw）同时传播时，当Dw近似等于较低的混合频率时，观察到一个有趣的减小电子回旋阻尼的效应。这种效应可以用三波参量过程来解释，类似于三能级原子系统中的电磁感应透明效应。减少电子回旋阻尼作为泵波的拍频和振幅的函数被广泛研究。讨论了所观察到的效应在等离子体物理和电子学中的可能应用。
2004-10-20 physics.plasm-ph
Fast particle-driven ion cyclotron emission (ICE) in tokamak plasmas and the case for an ICE diagnostic in ITER
离子回旋频率范围内的快粒子驱动波（离子回旋辐射或ICE）为许多托卡马克装置中的受限和逃逸快离子提供了有价值的诊断。这是一种被动的、非侵入性的诊断方法，与ITER中氘氚等离子体的高辐射环境兼容，可以提供有关该设备中聚变α粒子和束离子的重要信息。在JET中，来自受限聚变产物的ICE与聚变反应速率的比例线性超过6个数量级，并提供了α粒子约束接近经典的证据。在TFTR中，从等离子体边缘的超Alfvénic α粒子中观察到ICE。DIII-D中的束驱动ICE的强度与鱼骨激发期间的中子速率下降的相关性比来自更直接的束离子损失诊断的信号更强。在ASDEX Upgrade中，ICE由超Alfvénic DD聚变产物和亚Alfvénic氘束离子产生。
2014-12-12 physics.plasm-ph
Investigating the effects of electron bounce-cyclotron resonance on plasma dynamics in capacitive discharges operated in the presence of a weak transverse magnetic field
最近，S Patil等人报道了当在平行于其电极施加的弱外部磁场存在下由非常高的射频（60 MHz）源驱动低压（5 mTorr）电容耦合放电（CCP）时存在增强的操作状态。他们的Particle-in-Cell（PIC）模拟表明，当电子回旋频率等于给定固定电压的所施加RF频率的一半时，可以在电极处实现显著更高的体等离子体密度和离子通量。在目前的工作中，我们需要详细了解这种现象，并进一步描绘这种“电子反弹回旋共振（EBCR）”的电子和离子动力学系统的效果。我们发现在共振条件下，电离碰撞率和随机加热最大。电子能量分布函数还表明，对于EBCR最大的情况，尾端电子的布居最高。在较低的施加磁场值下，也可以看到体等离子体区域中电场瞬变的形成。最后，我们证明了EBCR诱导效应是一个低压现象，随着中性气体压力的增加而减弱。这种效果的潜在效用，以提高CCP设备的操作性能，用于工业目的进行了讨论。
2022-04-12 physics.plasm-ph
Quasilinear diffusion coefficients in a finite Larmor radius expansion for ion cyclotron heated plasmas
本文导出了托卡马克中离子回旋波频率范围内麦克斯韦方程组与福克-普朗克方程自洽耦合的小拉莫尔半径近似准线性扩散简化模型。简化模型通过Kennel-Engelmann扩散保证了完整模型的重要性质，如扩散方向、波偏振和H定理。的动能变化（W点）是用来推导出的基本阻尼和二次谐波阻尼的有限拉莫尔半径展开的最低阶的减少模型扩散系数。准线性扩散系数在具有介电张量等效约化模型的耦合代码（TORIC-CQL 3D）中实现。我们还提出了模拟ITER少数加热的情况下，在其中的简化模型进行了验证，在允许的误差范围内从完整的模型结果。
2017-04-24 physics.plasm-ph
Power transport efficiency during O-X-B 2nd harmonic electron cyclotron heating in a helicon linear plasma device
本工作的主要目的是报告在将微波束（在28 GHz时< 70 kW）倾斜注入高功率（在13.56 MHz时约为100 kW）过密（n_e>1E10^19 m^（-3））氘螺旋等离子体柱的过程中，耦合到Proto-MPEX装置中的钨靶的功率。详细描述了实验装置、电子加热系统、电子加热方案和用于量化功率传输的红外热像诊断。结果表明，通过调节磁场分布可以有效地控制传输到靶的功率。使用这种方法，热通量高达22 MWm-2和功率传输效率在17-20%的范围内已实现使用70千瓦的微波功率。据观察，大部分的热通量被限制在一个狭窄的区域在等离子体的周边。光线追迹计算表明，功率耦合到等离子体电子通过O-X-B模式转换过程。计算表明，微波能量在等离子体外围通过碰撞被吸收，在过密区通过电子伯恩斯坦波的二次谐波回旋共振被吸收。这些结果的影响进行了讨论的背景下，MPEX。
2022-01-07 physics.plasm-ph
On O-X mode conversion in a cold magnetized 2D inhomogeneous plasma in the electron cyclotron frequency range
本文导出了一组简化的偏微分波动方程，该方程适用于转换层靠近O模截止面的情况，并考虑了磁场的二维不均匀性，且不限制环向和磁场方向之间的夹角。给出了导出方程组的解的积分表示。对于O模截止面与X模截止面夹角较小的特殊情况，得到了电场分量和转换系数的显式表达式，并详细讨论了其性质。
2006-09-27 physics.gen-ph physics.plasm-ph
Recovering the damping rates of cyclotron damped plasma waves from simulation data
频率接近等离子体中带电粒子特定陀螺频率的等离子体波由于回旋加速器阻尼而损失能量。我们简要地讨论了低频等离子体波和离子的回旋共振，特别是关于粒子在细胞（PiC）模拟。概述了一种设置，它使用人工激发波的波模式的色散关系的阻尼制度，以跟踪波的电磁场的阻尼。直接从实空间或傅立叶空间的现场数据中提取阻尼率是一项复杂而重要的任务。因此，我们提出了一个简单的方法，从模拟数据获得的阻尼率Γ。详细描述了这种方法，重点是对行动过程的逐步解释。在第一个应用程序的测试模拟，我们发现，从这个模拟得到的阻尼率一般是在良好的协议与理论预测。然后，我们比较了一维，二维和三维模拟设置和模拟与不同的物理参数集的结果。
2017-02-07 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Electromagnetic ion cyclotron instability stimulated by the suprathermal ions in space plasmas: A quasi-linear approach
在贫碰撞空间等离子体中，垂直于背景磁场方向上具有过剩动能或温度的质子会激发电磁离子回旋（EMIC）不稳定性。这种不稳定性预计是高度敏感的超热质子，这提高了所观察到的速度分布的高能量的尾巴，以及再现的（双）卡帕分布函数。在本文中，我们提出了一个改进的准线性（QL）方法的结果，能够描述超热质子的EMIC不稳定性的扩展时间演化的影响。结果表明，超温流对EMIC不稳定性有系统的刺激作用，不仅使不稳定波数的增长率和范围增大，而且使饱和时的磁涨落能量密度增大.实际上，各向异性温度的弛豫也变得更有效，即，在时间上更快，更接近于各向同性。
2020-12-17 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Anisotropic Electron Heating in an Electron Cyclotron Resonance Thruster with Magnetic Nozzle
在带有发散磁喷管的无栅ECR等离子体推力器中，加速正离子的双极场的大小取决于电子获得的垂直能量。本文考虑电子在磁镜力和推力器静电势形成的封闭阱中的弹跳运动，研究了电子被电磁波加热的问题。采用PIC程序模拟了磁场管中的等离子体。该代码的Maxwell求解器基于称为约束插值轮廓（CIP）的半拉格朗日方案，该方案可以实现更大的时间步长。结果表明，各向异性等离子体加热只发生在同轴腔室内部，沿多普勒展宽区。它还表明，具有较大的垂直能量的电子被捕获的人口存在于羽。
2023-01-26 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
Warm Topological Langmuir Cyclotron Wave
University of Rochester（罗切斯特大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Brown University（布朗大学）
研究温性等离子体中磁化电子中温朗缪尔波与右旋极化波的韦伊尔点退化，发现拓扑电荷为1，预测间隙穿越拓扑边缘模式，通过求解全温流体特征模问题，识别出温性拓扑朗缪尔-环形波。
2026-05-08 physics.plasm-ph
Sawtooth control using electron cyclotron current drive in the presence of energetic particles in high performance ASDEX Upgrade plasmas
使用可操纵电子回旋加速器电流驱动（ECCD）的锯齿控制已在ASDEX升级等离子体中得到证实，等离子体核心中有大量高能离子和长的不受控制的周期。当ECCD共振扫到q = 1表面的内部时，发现周期被最小化。通过在q = 1内使用ECCD进行控制，即使在比ITER基线情景中预期的压力高得多的压力下，也可以避免触发新古典撕裂模式。当锯齿触发新古典撕裂模式时，与不进行反流控制的相同放电相比，当仅使用适度的ECCD功率进行反流控制时，已实现在高出25%的标准化压力下的操作。模拟表明，由ECCD引起的局部磁剪切的变化所产生的不稳定能够与q = 1表面内的高能粒子的稳定影响相竞争。
2013-06-28 physics.plasm-ph
Effects of suprathermal electrons on the proton temperature anisotropy in space plasmas: Electromagnetic ion-cyclotron instability
例如，在来自太空的缺乏碰撞的等离子体中，在太阳风和行星磁层中，等离子体粒子的动力学各向异性预计将受到动力学不稳定性的调节。在垂直于磁场$(~T_\perp >T_\parallel)$方向的离子（质子）温度的驱动下，电磁离子回旋（EMIC）不稳定性足够快，可以抑制质子的各向异性，但观测结果与双麦克斯韦等离子体粒子模型的标准理论所预言的不稳定性阈值不符。本文提出了一个扩展的调查EMIC不稳定性的存在下，超热电子是无处不在的，在这些环境中。该分析是基于动力学（弗拉索夫-麦克斯韦）理论，假设这两个物种，质子和电子，可能是各向异性的，和EMIC不稳定的解决方案的数值推导提供一个准确的描述通常遇到的条件下，在空间等离子体。超热布居的效应是由电子的各向异性和电子与质子之间的温度差触发的。在一定条件下，各向异性阈值超过了在太阳风中测得的质子各向异性的极限，大大抑制了EMIC模的不稳定区域。
2016-05-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
Ponderomotive forces in magnetized non-thermal space plasmas due to cyclotron waves
本研究评估了磁化非热等离子体中回旋波引起的Washimi-Karpman有质动力，发现Kappa分布的非热效应显著影响其各因子，且不可忽略。
2023-12-01 physics.plasm-ph
Electromagnetic ion-cyclotron instability in a dusty plasma with product-bi-kappa distributions for the plasma particles
研究了尘埃等离子体中平行传播的离子回旋波的色散关系，考虑了等离子体粒子沿垂直方向的速度色散大于沿平行方向的速度色散的情况，并考虑了等离子体粒子采用乘积双κ（PBK）速度分布的情况.数值求解色散关系得到的结果表明，在电子具有各向同性麦克斯韦分布，离子具有PBK分布的情况下，电磁离子回旋不稳定性（EMIC）的发生，并表明PBK离子分布的kappa指数的减小导致增长率的大小和不稳定性发生的波数范围的显著增加.另一方面，对于离子的各向异性麦克斯韦分布和电子的PBK分布，PBK电子分布中的kappa指数的减小有助于降低EMIC不稳定性的增长率，但降低效果不如具有相同$κ$指数的离子PBK分布所获得的增加明显。得到的结果还表明，作为一般规则，尘埃人口的存在有助于减少增长率和范围的大小的不稳定性，但在小kappa指数的PBK离子分布的情况下，不稳定性可能会继续发生的尘埃人口，这将完全消除双麦克斯韦离子分布的情况下的不稳定性。还可以看出，对于等效的有效温度值，由于离子PBK分布中的kappa指数引起的各向异性在产生EMIC不稳定性方面不如垂直和平行离子温度的比率有效。
2016-12-09 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Electron cyclotron resonance discharge as a source for hydrogen and deuterium ions production
在这篇报告中，我们描述了在电子回旋共振条件下加热的环形结构氢等离子体的特性，并被限制在一个镜面磁阱中，讨论了负氢和氘离子产生中的次级电子和热电子的相对效率。所得数据和对可能反应平衡方程的计算表明，负离子的产生是分两个阶段实现的。首先，氢和氘分子在与等离子体电子的碰撞中被激发到等离子体体积中的高位里德堡或振动能级。第二阶段通过低能电子的解离附着过程导致负离子的产生。低能量电子起源于由驱动环之一的离子轰击等离子体电极和来自加热的钨丝的热发射。实验似乎表明负离子的产生主要发生在充满热电子的有限体积中。对负离子产生率的估算表明，负离子产生的主要通道是高里德堡态激发过程。
2004-11-13 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
On the possibility of metamaterial properties in spin plasmas
等离子体的流体理论被扩展到包括电子自旋的性质。本文提出了磁化等离子体中波的线性理论，指出自旋效应引起磁导率的变化。此外，通过改变外部磁场的方向，磁导率可以变为负。这导致长波长区域的不稳定性。然而，如果这些可以被控制，则自旋等离子体变成宽频率范围的超材料，即，高于离子回旋频率但低于电子回旋频率。我们的结果的后果进行了讨论。
2008-06-05 physics.plasm-ph
Parallel transport modeling of linear divertor simulators with fundamental ion cyclotron heating
材料等离子体暴露实验（MPEX）是一种稳态线性装置，其目标是在未来聚变反应堆相关条件下进行等离子体材料相互作用（PMI）研究。MPEX的原型称为Porto-MPEX，旨在对计划中的完整MPEX设备进行与源，加热和运输概念相关的研究和开发。MPEX中的辅助加热方案基于利用射频（RF）波的回旋共振加热。MPEX中的离子回旋加热（ICH）和电子回旋加热（ECH）用于独立地加热离子和电子，并在材料靶处提供范围从鞘层限制到完全分离的偏滤器状态的聚变偏滤器条件。开发了混合颗粒细胞代码- PICOS++，并应用于了解MPEX Proto-MPEX中ICH加热过程中血浆平行转运至靶点。利用该工具，在存在（1）库仑碰撞、（2）体积粒子源和（3）基于准线性RF的ICH的情况下，对MPEX/Proto-MPEX离子的分布函数的演变进行建模。该代码的基准测试实验数据从原型MPEX和模拟数据从B2.5 EIRENE。通过使用PICOS++建模的基于物理的参数，证明并解释了在ICH加热期间在Proto-MPEX和MPEX中目标附近密度下降的实验观察结果。事实上，在Proto-MPEX/MPEX中，在ICH期间密度在目标处下降，以保存通量并补偿ICH期间增加的流量。此外，各种等离子体参数相对于ICH功率的灵敏度扫描进行MPEX等离子体传输和粒子和能量通量在目标上的作用进行调查。最后，我们讨论的途径，以模拟ECH…
2022-09-20 physics.plasm-ph
Roles of Fast-Cyclotron and Alfven-Cyclotron Waves for the Multi-Ion Solar Wind
利用等离子体波的线性Vlasov理论和共振波-粒子相互作用的准线性理论，研究了低β多离子等离子体中快波和Alfven波的色散关系和电磁场起伏。它们在加热和加速太阳风通过朗道和回旋共振的可能作用进行了量化。我们假设：（1）低频阿尔芬波和快波具有相同的频谱形状和相同的功率谱密度的幅度;（2）由于湍流级联，这些波最终达到离子回旋频率;（3）动力学波-粒子相互作用为太阳风提供动力。α粒子的存在，在一个占主导地位的质子/电子等离子体可以触发之间的线性模式转换斜快哨声和混合α质子回旋波。快回旋波经历α和质子回旋共振。快回旋波中的α回旋共振比阿尔芬回旋波中的强得多。对于α回旋共振，在相同的波传播角θ下，特别是在$80^\circ$ < θ< $90^\circ$时，倾斜快回旋波比相应的阿尔芬回旋波具有更大的左手电场波动、更小的波数、更大的局部波幅和更大的可调能力。当阿尔芬回旋加速器或快回旋加速器波存在时，α粒子是主要的能量接受者。从α粒子到质子的择优跃迁可以通过自洽演化的波粒相互作用由α粒子的速度差和温度各向异性进行自调制。因此，快回旋波作为线性模式耦合的结果是一个潜在的重要机制，优先的次要离子在主加速区的太阳风。
2012-03-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph physics.space-ph
