Compton driven beam formation and magnetisation via plasma microinstabilities
伽马射线在等离子体对中传播的康普顿散射可以驱动相对论性电子正电子束的形成。这一过程通过粒子模拟在理论上和数值上进行了详细研究。此外，我们确定在何种条件下的光束可以提示一个束等离子体不稳定性，并将其动能转化为磁能。我们认为，这样的条件可以满足亮伽马射线暴的光球半径。
2021-05-10 physics.plasm-ph
Self consistent hydrodynamic description of the plasma wake field excitation induced by a relativistic charged-particle beam in an unmagnetized plasma
本文对细长相对论电子束在非磁化过密等离子体中的传输，提出了一个自洽的非线性流体动力学理论。束粒子的轨迹以及它们的速度扩散的随机分量由各向异性温度建模，允许束动力学近似为3-D绝热膨胀/压缩。{It结果表明，即使在不存在非线性等离子体尾流力的情况下，由于绝热压缩/稀疏的非线性效应，也可以实现光束在横向上的局域化，并构造出相干定态.数值计算揭示了光束聚焦和散焦的可能性，但通过适当的调整，光束的寿命可以显着延长，从而观察到横向振荡，{类似于}热波和Vlasov动力学模型中预测的。
2017-06-30 physics.plasm-ph
Simulations of electromagnetic emissions produced in a thin plasma by a continuously injected electron beam
本文采用二维粒子模拟方法研究了薄束流-等离子体系统中产生的电磁辐射。对于第一次，在这样一个系统中的发射产生的问题被认为是在现实的制定允许通过等离子体边界的相对论电子束的连续注入。特别注意薄等离子体的情况下，横向等离子体的大小是可比的光束驱动振荡的典型波长。这种情况下，经常在实验室束等离子体实验中实施，并具有一些特点。从薄等离子体的发射不需要中间产生的电磁等离子体本征模，在无限的情况下，更类似于常规的天线辐射。在这项工作中，我们确定如何有效地基本和二次谐波发射可以产生在以前调制和最初均匀的等离子体。
2015-12-22 physics.plasm-ph
Coherent forward stimulated Brillouin scattering of a spatially incoherent laser beam in a plasma and its effect on beam spray
建立了空间非相干单色激光束在等离子体中传输的前向受激布里渊散射（FSBS）的统计模型。发现散斑的平均功率存在一个阈值，该阈值远低于自聚焦阈值，在该阈值以上，激光束的空间非相干性不能阻止FSBS的相干增长。三维模拟证实了它的存在，并揭示了发病的光束spray以上it.From这些结果，我们提出了一个新的品质因数的控制通过等离子体的空间非相干激光束的传播。
2008-05-20 physics.plasm-ph
Witness electron beam injection using an active plasma lens for a proton beam-driven plasma wakefield accelerator
有源等离子体透镜使用由通过等离子体的放电电流产生的磁场同时在水平和垂直平面上聚焦射束。使用100 T/m数量级的聚焦梯度，可以在短距离内获得5- 10 $μ$ m的光束尺寸。因此，有源等离子体透镜是用于等离子体尾场加速的有吸引力的元件，因为需要极小尺寸的见证电子束注入到等离子体尾场中以最小化发射度增长并提高捕获效率。当驱动电子束和见证电子束共同传播通过有源等离子体透镜时，必须考虑驱动电子束和见证电子束与等离子体之间的相互作用。在本文中，通过粒子模拟，我们讨论了使用主动等离子体透镜的电子束的最终聚焦的AWAKE运行2实验的可能性。证实了质子束团激发的等离子体尾波场的振幅即使在通过有源等离子体透镜后也保持不变。在透镜的等离子体密度斜坡区，见证电子束的发射度迅速增加。然而，当见证电子束具有100 pC的电荷、10 mm mrad的发射度和60 $μ$ m的聚束长度时，其发射度沿有源等离子体透镜的增长并不显著。对于小的发射度，如2毫米毫拉德，发射度的增长被发现是强烈依赖于RMS束的大小，等离子体密度，和多重库仑散射。
2021-12-10 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Intense Ion Beam Neutralization Using Underdense Background Plasma
产生用于中和目的的稠密背景等离子体在实验上是困难的，并且需要大量的能量。我们表明，即使是一个相对密度小的undendense背景等离子体可以实现高强度的离子束脉冲的中和。使用粒子在细胞中的模拟，我们表明，如果总的等离子体电子电荷是不可比的束电荷，电子发射器是必要的有效中和，但不需要，如果等离子体体积大。几个等离子体密度进行了研究，包括没有等离子体，这并不能有效地中和束的情况下的电子发射器。甚至对于非常低密度的背景等离子体也实现了超过95%的中和。我们比较分析模型的中和，并找到密切的协议与粒子在细胞模拟。此外，我们还展示了NDCX-Ⅱ实验组的实验数据，验证了低密度等离子体可以有效地中和强流重离子束的结果。
2014-09-09 physics.plasm-ph
Plasma For-Injector of Separable Material Based on the Beam-Plasma Discharge for Ion-Atomic Separation Technologies. Conception
本文给出了可分离材料等离子体注射器的功能定义，并制定了对它的要求。目前正在考虑一种基于束等离子体放电的材料分离装置。确定了先导分离装置的尺寸。估计以下量：分离装置的每单位长度的粒子浓度，分离装置内的束-等离子体相互作用（BPI）的有效长度，金属铀的等离子体密度增加的动力学，以及相变单元的热特性。根据高电离等离子体的形成和加热的束-等离子体机理，得出了研制和实现用于分离装置和技术的等离子体注入器的便利性和有效性的结论。
2010-12-24 physics.plasm-ph
Beam-tracing and profile evolution for localised beams in inhomogeneous plasmas
University of Oxford（牛津大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Agency of Science, Technology and Research (A*STAR)（科技研究局（A*STAR））；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford（牛津大学鲁道夫·派尔斯理论物理中心）
研究了局部化束在不均匀等离子体中的传播，推导了束迹和轮廓演化方程，揭示了赫尔姆霍茨模式在传播中的演化特性。
2025-12-20 physics.plasm-ph
Exact kinetic theory for the instability of an electron beam in a hot magnetized plasma
集体束-等离子体相互作用的效率强烈地依赖于系统中激发的主要不稳定性的增长率。然而，在相对论动力学理论的框架内，对于任意磁场和粒子分布的完整不稳定谱的精确计算，直到现在还是未知的。在本文中，我们给出了一个这样的计算的例子回答的问题是否有限的热扩散的等离子体电子能够抑制增长最快的模式在束等离子体系统。结果表明，麦克斯韦等离子体的非相对论温度只能稳定相对论光束的斜不稳定性。相反，通常在实验室束等离子体实验中发现的非麦克斯韦尾部能够大幅降低影响湍流等离子体加热效率的主导纵向模式的增长率。
2013-09-13 physics.plasm-ph
Excitation of a global plasma mode by an intense electron beam in a dc discharge
数值研究了强流电子束与有限长非均匀等离子体的相互作用。等离子体密度分布在中间最大，并向等离子体边缘衰减。两个政权的双流不稳定性观察。在一种状态下，不稳定性的频率是在密度最大时的等离子体频率，并且等离子体波在等离子体的中间被激发。在另一个区域，不稳定性的频率与等离子体边缘附近的局部等离子体频率相匹配，并且在等离子体边界附近发生强烈的等离子体振荡。后一种制度偶尔出现，只为强电子束电流。这种不稳定性会产生大量的超热电子。向超热电子的能量转移是不稳定性的饱和机制。
2017-11-14 physics.plasm-ph
Generation of powerful terahertz emission in a beam-driven strong plasma turbulence
研究了强流相对论电子束驱动磁化等离子体中强湍流长波区上混杂波的聚并产生太赫兹电磁辐射。本文利用一个简单的理论模型，计算了不同等离子体密度和湍流能量下的束流-等离子体实验的频谱宽度和角度特性。结果表明，在这些实验室的实验中，在等离子体频率的二次谐波的电磁发射的功率密度可以达到1 ${MW/cm}^3$的水平与1%的转换效率的光束能量损失的电磁发射。
2012-05-18 physics.plasm-ph
Kinetic model of three component, weakly ionized, collisional plasma with a beam of neutral particles
建立了三组分弱电离等离子体与中性粒子束碰撞的动力学模型。导出了线性扰动的新色散关系，并分析了各种极限情况。
1999-10-12 physics.plasm-ph
Ion-beam driven dust ion-acoustic solitary waves in dusty plasmas
利用标准约化微扰技术（RPT）研究了小振幅尘埃离子声波（DIAWs）在离子束驱动的等离子体中的非线性传播，其中包含了玻尔兹曼电子、正离子和静止带电尘埃颗粒。结果表明，离子束与离子相速度比$(γ)$存在两个临界值$(γ_{c1}$和$γ_{c2})$，超过这两个临界值，离子束就不可能产生孤子.数值分析了$γ$、离子束与等离子体离子密度比$(μ_{i})$、尘埃与离子密度比$(μ_{d})$以及离子束与等离子体离子质量比$(μ)$等参数对稳态DIAW振幅和宽度的影响，并将结果应用于实验室离子束和空间等离子体（如空间等离子体）中。极光等离子体）进行了解释。
2010-10-26 physics.plasm-ph
Self-trapping of strong electromagnetic beams in relativistic plasmas
研究了强流电磁（EM）束与热相对论等离子体的相互作用。结果表明，热压力带来了一个根本性的变化的动力学-本地化，高振幅，电磁场结构，不能访问一个冷（但相对论）等离子体，现在可以形成在定义良好的条件下。计算了在纯电子等离子体中，自导引机制捕获电磁光束形成稳定的二维孤子结构的例子。
2001-02-23 physics.plasm-ph
A study of stability of the "plasma - beam" system for the Lorentz plasma
研究了密度为$N_e$的冷定常洛伦兹等离子体和小密度为$N'_e << N_e$的定向非相对论（速度为$\vec{V}$）电子束组成的系统的稳定性。通过分析介电常数$ε(ω)$在$ω$远大于碰撞有效频率的极限情况下的不稳定性增量。得出了系统在$\vec{k} \vec{V}$值较小的情况下是稳定的结论。
2015-09-15 physics.plasm-ph
Collimation and acceleration of mono-energetic electron beams in Laser Plasma accelerators
基于等离子体加速器的快速发展，我们提出了一个简单的机制，用于生产高度准直的准单色电子束。通过考虑康普顿散射的电子（在等离子体中）与虚光子-通过一个有效的相互作用-我们证明角准直与发散小于3 mrad准单能性质的光束和能量增益为O（1 GeV/cm），在激光诱导加速器。
2011-05-11 physics.plasm-ph
Effects of beam velocity and density on an ion-beam pulse moving in magnetized plasmas
采用粒子模拟方法研究了离子束脉冲在磁化等离子体中运动的尾波场和阻止本领。讨论了束流速度和束流密度对尾流和阻止本领的影响。在有磁场存在的情况下，低密度低速脉冲在等离子体中运动时，在纵向倒V形尾流的旁边，观察到了强的哨声波。由于哨声波的阻力，相应的阻止本领增强。随着束流速度的增加，哨声波消失，只观察到倒V形尾流。与各向同性等离子体相比，相应的阻止本领降低。当高密度脉冲在磁化等离子体中传输时，哨声波在低速时被抑制，在高速时消失。此外，磁场降低了所有高密度情况下的阻止本领。
2016-03-23 physics.plasm-ph
Two-dimensional simulations of nonlinear beam-plasma interaction in isotropic and magnetized plasmas
采用二维粒子模拟方法研究了低密度电子束与均匀等离子体的非线性相互作用。我们专注于形成相干相空间结构的情况下，当一个宽的二维波谱被驱动不稳定，我们还研究了这些结构的非线性演化是如何受到外部磁场。在各向同性等离子体的情况下，由于双流和倾斜不稳定性的综合影响的非线性建立的压缩模式被发现存在和二次不稳定性的增长机制破坏BGK-型非线性波被确定。在弱磁场中，束-等离子体相互作用非线性阶段，束激发等离子体波的能量主要流向平行于磁场传播的短波长上混杂波，而在强磁场中，谱能量则转移到斜向传播的静电哨声上。
2012-02-27 physics.plasm-ph
A Review of Beam-Driven Plasma Wakefield Experiments
在过去的几十年里，束流驱动等离子体尾流场加速（PWFA）实验取得了显著的进展，利用高能粒子束（如电子、正电子和质子束）驱动中性气体或预电离等离子体中的尾流。本文介绍了近年来国际上的几个实验，比较了实验参数和实验结果。
2018-08-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Time evolution of the process of doping of solids by plasma-ion beams
棒状等离子体注入器产生的强等离子体离子束照射固体是一个强非平衡过程，可以实现许多其他方法无法实现的效果。本文以实验数据为基础，对等离子体离子束的时间和能量分布以及离子对固体的穿透过程进行了数学分析。数值计算的结果已经提出了有关的温度和掺杂浓度的时间演变。
2019-03-26 physics.plasm-ph
Rarefaction Shock Waves in Collisionless Plasma with Electronic Beam
我们表明，一个电子束通过碰撞的“冷”离子和“热”玻尔兹曼电子的等离子体可以引起的超声离子声稀疏冲击波的传播。这些波类似于Zeldovich [5]在气体动力学中预测的波，并且与Sagdeev [3]描述的无碰撞等离子体中的离子声压缩激波互补。
2011-06-29 physics.plasm-ph
Highly efficient electromagnetic emission during 100 keV electron beam relaxation in a thin magnetized plasma
在本文中，由束等离子体系统产生的电磁辐射进行了研究，使用粒子在细胞模拟的特定情况下，当100 keV的电子束和产生的等离子体通道的典型的横向尺寸是可比的辐射波长。在这个制度的束-等离子体相互作用的兴趣是与高效率的产生电磁波附近的等离子体频率谐波，最近在实验室实验中观察到的GOL-3镜陷阱。结果表明，在这些实验中，仅来自等离子体倍频附近的辐射功率就可达到总束功率的1%。随后的理论和模拟研究表明，最有可能解释这种有效产生电磁辐射的候选人是基于最不稳定的等离子体振荡对等离子体离子的纵向密度调制的转换的束驱动等离子体天线的机制。在本文中，我们调查如何有效地这种机制可以在一个真正的实验中工作在GOL-3设施，当一个薄的亚相对论电子束得到一个大的角展由于压缩由磁场，和气体注入到它具有宏观密度梯度。
2019-01-11 physics.plasm-ph
Ionization-Induced Electrostatic Hose Instability in Electron-Beam-Sustained Plasmas
Sino-French Institute of Nuclear Engineering and Technology, Sun Yat-Sen University（中山大学中法核工程与技术学院）
发现电子束维持等离子体中由束流与电离产生的等离子体耦合驱动的新型静电软管不稳定性，发展了线性理论并通过PIC/MC模拟验证。
2026-06-16 physics.plasm-ph
Anticorrelated emission of high-harmonics and fast electron beams from plasma mirrors
本文首次报道了强超短激光脉冲驱动下，固体密度等离子体与尖真空界面$-$等离子体反射镜$-$的高次谐波和高能电子束的相干发射。我们强调了在相互作用过程中等离子体表面的纳米级结构所发挥的关键作用，通过测量谐波和等离子体反射镜发射的电子束的空间和光谱特性。我们表明，等离子体镜的纳米级行为可以通过调整电子密度梯度的尺度长度来控制，该尺度长度是使用空间域干涉法原位测量的。
2018-02-01 physics.plasm-ph
Influence of flavor oscillations on neutrino beam instabilities
考虑中微子与等离子体的集体相互作用，研究了近单能中微子束在等离子体中产生的电子等离子体不稳定性。我们描述了中微子味振荡和电子等离子体波的相互影响。我们发现中微子味振荡不仅受到电子等离子体波的扰动，而且对色散关系和中微子束不稳定性的增长率也有贡献。
2014-04-13 physics.plasm-ph
Stabilization of beam heated plasmas by beam modulation
本文通过数值优化束流强度调制，在不依赖反馈的情况下抑制束加热等离子体中的尾部隆起不稳定性，并证明该方法对扰动具有鲁棒性，且调制频率随系统尺寸增大而降低，适用于大型等离子体系统。
2024-11-25 physics.plasm-ph
Second harmonic electromagnetic emission in a beam-driven plasma antenna
利用解析理论和粒子模拟方法研究了电子束注入到波纹密度等离子体通道中时，等离子体频率二次谐波附近电磁辐射的产生。产生方案是基于最不稳定的电子束驱动的潜在的等离子体波的非线性相互作用与它的卫星所产生的由于散射等离子体密度的纵向调制。在有限尺寸的等离子体通道中产生的电流超光速振荡通过与最近研究的基波发射相同的机制辐射电磁波，并被称为束驱动等离子体天线。结果表明，理论预测的最佳等离子体宽度和调制周期是由模拟结果证实，二次谐波发射的功率转换效率达到百分之几。这样一个有效的机制打开的路径，解释实验室实验与薄的电子束在GOL-3镜陷阱，以及发展计划的太赫兹产生千兆瓦的功率水平。
2018-11-15 physics.plasm-ph
Phase-Space Holes in an Electron-Beam-Plasma
在电子束等离子体系统中，相空间空穴从出现到坍缩在电子时间尺度上动态演化。孔与由束模式主导的波包同步，并且它们的速度半径取决于波包波峰幅度。这表明空穴是由自陷现象引起的。从观察到的图像可以看出，当包线性增长时，俘获光束很难被解除俘获，而当包线性增长时，俘获光束很容易被解除俘获。
2004-10-19 physics.plasm-ph
Effect of Transverse Beam Size on the Wakefields and Driver Beam Dynamics in Electron Beam Driven Plasma Wakefield Acceleration
本文用二维流体模拟技术研究了相对论电子束在均匀冷等离子体中的尾流场。已经表明，在刚性梁的横向尺寸大于纵向延伸的极限情况下，尾波获得纯粹的静电形式，并且模拟结果显示出与Ratan等人给出的一维结果良好的一致性[Phys. Plasmas，22，073109（2015）]。在另一极限中，当横向尺寸等于或小于纵向延伸时，尾波本质上是电磁的。此外，还对刚性双抛物光束的二维尾流场进行了线性理论分析，并与模拟结果进行了比较。还表明，作为测量加速过程中的效率的关键参数的Transformer比对于2-D系统（即，对于与纵向长度相比具有较小横向延伸的梁）变得比1-D系统（与纵向长度相比具有较大横向延伸的梁）更高。此外，在模拟中，包括驱动光束的自洽演化，我们已经看到，光束在等离子体内部传输经历横向箍缩发生远早于纵向修改。由于系统中存在横向尺寸，Tsiklauri等人[Phys. Plasmas，25，032114（2018）]给出的一维刚度限值进行了修改。我们还证明了在2-D束等离子体系统的驱动梁的修改后的刚性限制。
2019-09-21 physics.plasm-ph
ECRH beam broadening in the edge turbulent plasma of fusion machines
本文提出了两种非均匀边缘等离子体层中普通模传输的解析模型。简单的解析表达式扩散的角度和空间的光束宽度的变化，并比较来自不同的湍流k-光谱和等离子体条件的2D麦克斯韦方程求解器的时间平均结果。利用这两种方法对ITER ECRH实验中实际湍流边缘参数下微波束的强空间展宽进行了预测。
2014-06-17 physics.plasm-ph
Smith-Purcell radiation driven by plasma accelerated beam
史密斯-珀塞尔辐射作为一种很有前途的太赫兹辐射源，已经被研究了几十年。已经提出了各种结构设计和梁配置。本文报道了我们最近对等离子体尾场加速电子束驱动的Smith Purcell辐射的探索。
2018-08-06 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Three dimensional filamentary structures of a relativistic electron beam in Fast Ignition plasmas
用三维粒子模拟方法研究了快点火聚变中相对论电子束的结构和电磁场。模拟明确地包括返回等离子体电流中的碰撞，并清楚地研究了束流温度和碰撞对所产生的晶体结构生长的影响。
2008-11-13 physics.plasm-ph
Generation of anomalously energetic suprathermal electrons by an electron beam interacting with a nonuniform plasma
在阴极电子发射的高压直流放电模拟中观察到了高能超热电子的产生。由发射产生的电子束通过双流不稳定性与放电中的非均匀等离子体相互作用。等离子体的不均匀性保证了从射束到等离子体电子的有效能量传递。电子束激发等离子体波，其波长和相速度向阳极逐渐减小。阳极附近的短波将等离子体体电子加速到超热能量。阳极附近的鞘层将一些加速的电子反射回等离子体。这些电子穿过等离子体，在阴极附近反射，再次进入加速区，但能量比以前更高。这样的粒子被加速到比第一次加速后高得多的能量。这种机制在解释早期实验观察到的高能超热电子在类似的放电中发挥了作用。
2015-03-17 physics.plasm-ph
Perturbing microwave beams by plasma density fluctuations
用全波模拟方法研究了微波在湍流等离子体密度层中的传播。为了更好地描述聚变边缘等离子体，基于长谷川-若谷模型考虑了漂移波湍流。本文详细研究了振幅分布为高斯型的微波光束的散射和展宽随湍流特性的变化。参数导致的最强恶化的微波束被确定和现有的实验的影响。
2017-03-15 physics.plasm-ph
Evolution of ultra-relativistic hollow-electron-beam wakefield drivers during their propagation in plasmas
超相对论空心电子束可以驱动等离子体尾场（$\sim$ GV/m），用于正电子加速。空心电子束在等离子体中长距离稳定传输是利用等离子体尾场将正电子加速到高能所必需的。在这项工作中，我们表明准静态动力学模拟使用代码WAKE的超相对论方位角对称的空心电子束在等离子体中传播的发展鱼骨状结构和移动其体积，差分沿其长度（后部最快），向其轴由于电子束电子的电子感应加速器的时间周期从束前到束后的减少。小半径空心电子束在到达轴向的电子产生的二次尾场的引力作用下坍缩到轴向。然而，具有足够大半径的空心束可以在等离子体中稳定地传播数米，并用于正电子加速。
2018-10-27 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Temperature Equilibration Rate of Quasi-Monoenergetic Deuteron Beam in a Fusion Plasmas
在快点火过程中，由于入射离子与背景等离子体离子之间存在较大的温差，束流的热平衡速率对能量沉积有重要影响。本文利用动力学理论方程计算了准单能氘束与等摩尔氘氚聚变等离子体的温度平衡率。在这个理论中，二元碰撞由玻尔兹曼方程描述，集体效应由勒纳尔-巴列斯库方程描述。结果表明，在较高的背景温度下，$T_{b}=100 keV$，由于氘束与离子等离子体交换了大部分能量，离子相互作用对温度平衡速率的影响增大
2017-12-13 physics.plasm-ph
Collisionless filamentation, filament merger and heating of low-density relativistic electron beam propagating through a background plasma
由于韦伯不稳定性，冷电子束在背景等离子体中的传输过程会发生畸变。如果初始束半径比电子趋肤深度大，并且束密度比背景等离子体密度小得多，则多个细丝多次合并。由于这一非绝热过程，初始冷束的束垂直能量增长，直到所有细丝聚结成一个束半径远小于初始半径且小于电子趋肤深度的箍缩束。它是通过粒子在细胞中的模拟表明，一个显着的分数的光束是不捏的磁力的捏束，并填补了大部分的等离子体区域。所得的电子束能量在垂直方向上的分布接近于体电子的麦克斯韦分布。然而，有显着偏离麦克斯韦低和高的垂直能量（深陷和未陷电子）。建立了描述束流束流密度分布和束流周围大的低密度晕的解析模型，并在此基础上计算了束流纵向动能向横向动能、自磁场和等离子体电子的能量转移。理论分析结果与粒子模拟结果吻合较好。
2011-09-01 physics.plasm-ph
2-D studies of Relativistic electron beam plasma instabilities in an inhomogeneous plasma
相对论电子束在等离子体中的传输存在双流、双折射等微观不稳定性，在血浆中。这导致通过等离子体介质的电子输运受到严重限制。然而，最近，已经有实验证明了在碳纳米管结构的固体靶中改善兆安培电子电流（由强激光与固体靶的相互作用产生）的传输[Phys. Rev Lenness. 108，235005（2012）]。这表明非均匀等离子体（由碳纳米管结构靶的电离产生）有助于抑制束等离子体不稳定性的增长。这份手稿解决了这个问题的帮助下，详细的分析研究和模拟的帮助下，2-D粒子在细胞的代码。研究结论表明，当等离子体密度选择为非均匀时，只要非均匀等离子体的尺度长度1/ks小于典型等离子体趋肤深度（c/ωp0）尺度，二维几何结构中主要不稳定性的增长率减小。在这样小的尺度长度通道化的电流也观察到在模拟中。
2015-07-29 physics.plasm-ph
Beam-plasma dielectric tensor with Mathematica
我们提出了一个\emph{Mathematica}笔记本电脑允许的$3\times3$介电张量的电子束等离子体系统的流体近似的符号计算。详细计算了进入冷磁化等离子体的冷相对论电子束以及任意取向波矢的情况。我们展示了如何详细说明这个例子来解释温度，任意取向的磁场或不同种类的等离子体。
2007-01-23 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Positron acceleration in plasma waves driven by non-neutral fireball beams
本研究提出一种基于非中性火球束（驱动束与正电子束空间重叠）的正电子加速方案，束流自洽演化形成空心驱动束和轴向聚焦正电子束以驱动等离子体波，为基于等离子体的轻子对撞机提供了新路径。
2023-09-10 physics.plasm-ph
Description of longitudinal space charge effects in beams and plasma through dielectric permittivity
我们开发了一个通用的框架，它允许快速解决的纵向空间电荷效应在圆柱形几何光束和等离子体中的广泛的一类问题。我们引入了带电粒子束的纵向介电常数，它描述了它的集体空间电荷响应。分析产生一个有效的等离子体频率，这取决于系统的横向几何形状。该介电常数反映了等离子体的介电常数，并且一旦光束的横向尺寸较大，则与一维（1D）表达式相匹配。几种粒子种类可以作为描述每种物质敏感性的附加项包括在内。所开发的方法允许研究稳定性标准的集体束束和束等离子体不稳定性的任意横向分布的粒子密度。
2021-02-16 physics.acc-ph 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
Effect of finite beam width on current separation in beam plasma system: Particle-in-Cell simulations
电子束在等离子体介质中的传输易受几种不稳定性的影响。在相对论区域，导致电流分离的魏贝尔不稳定性占主导地位。对梁的横向长度为无限大的系统进行了线性失稳分析。即使在模拟中，梁的横向范围也是无限的。然而，在实际情况下，波束宽度总是有限的。考虑到这一点，本文采用粒子模拟方法研究了有限束宽对束流等离子体系统演化的影响。观察到有限束流的正向和返回屏蔽电流之间的电流分离发生在束宽本身的标度长度处。因此，所形成的磁场结构在射束宽度的标度长度处具有最大功率。这种行为与具有由周期性盒中的模拟表示的无限范围的射束所发生的情况不同，其中出现磁场的初始尺度长度是电子趋肤深度。
2015-09-10 physics.plasm-ph
Beam dynamics challenges in linear colliders based on laser-plasma accelerators
在本文中，我们讨论了设计考虑和光束动力学的挑战与激光驱动的等离子体为基础的加速器应用于多TeV尺度的直线对撞机。等离子体加速器提供超高梯度和超短束团，为紧凑的直线加速器和降低的功率要求提供了潜力。我们表明，稳定，有效的加速与光束质量的保护是可能的，在非线性气泡制度的激光等离子体加速器，使用光束整形。离子运动，自然发生的密集束（即，低发射度和高能量）严重地抑制了横向束的不稳定性。库仑散射的背景离子被认为是在等离子体中的强聚焦强烈抑制散射引起的发射度的增长。束在等离子体中横向运动产生的β电子辐射将导致束功率损失和能量扩展增长;然而，对于100 nm以下的发射度，多TeV级等离子体直线加速器的束功率损失和能量扩展增长将低于%。
2022-03-14 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Cylindrical plasmas generated by an annular beam of ultraviolet light
我们研究了圆柱形等离子体系统电离，由一个环形光束的紫外光，只发生在圆柱体的外部区域。在稳定状态下，外部和内部区域都包含等离子体，内部区域中的等离子体是均匀的和无场的。在两个区域之间的界面处，离子密度有一个极小的跳跃，在准中性$(λ_D \rightarrow 0)$极限中，其量级接近于零。该系统提供了在实验室中产生均匀的静止等离子体的可能性，迄今为止，只有用热产生的碱性等离子体获得。
2015-07-29 physics.plasm-ph
Physics of beam self-modulation in plasma wakefield accelerators
自调制不稳定性是目前质子束作为等离子体尾场加速驱动器的一个关键因素。数值研究了均匀等离子体和具有小密度上升阶跃的等离子体中束流不稳定性的发展。台阶参数提供了最强的建立尾场，并确定了稳定的聚束训练形成的机制。
2015-03-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
1D3V PIC simulation of propagation of relativistic electron beam in an inhomogeneous plasma
最近的实验观察已经显示出兆安培的电子电流通过对齐的碳纳米管阵列的有效传输[Phys.Rev Lenness. 108，235005（2012）]。随后，基于非均匀等离子体中的双折射不稳定性的抑制来解释该结果[Phys. Plasmas 21，012108（2014）]。这种不均匀性是由于碳纳米管的电离而形成的。本文对相对论电子束在非均匀背景等离子体中的传输进行了1D3V粒子模拟。抑制的平行不稳定性，负责光束发散，示出。模拟还证实，在非线性制度太的REB传播是更好的，当它传播通过等离子体的密度是不均匀的横向光束。研究了非均匀性尺度长度、幅度和横向束流温度等对激光器性能的影响，在抑制不稳定性的详细研究。
2015-05-02 physics.plasm-ph
Characteristics of solitary waves in a relativistic degenerate ion beam driven magneto plasma
研究了离子束存在下相对论简并磁等离子体中小振幅离子声孤波的非线性传播。根据Zakharov-Kuznetsov（Z-K）方程，导出了描述相对论非简并磁化正离子和含有磁化简并相对论电子的离子束中孤立波演化的非线性方程组。离子束是这类等离子体系统中普遍存在的成分，它对高密度等离子体系统中孤立波的传播起着决定性的作用。在不同物理参数的适当条件下，详细地考察和讨论了波传播具有典型孤子特性的条件。亚声波和超声波都可以在不同物理条件下具有不同特性的等离子体中传播。波在亚音速和/或超音速制度进行了详细的分析。在弱（或非相对论）和相对论等离子体中，离子束浓度、磁场以及离子束流速度对小振幅微扰的振幅和宽度的控制起着重要作用。
2018-01-08 physics.plasm-ph
Emittance preservation of an electron beam in a loaded quasi-linear plasma wakefield
本文研究了短质子束驱动的准线性等离子体尾场中加速高电荷电子束的束流加载和发射度保持问题。所研究的尾流场的结构类似于长的调制质子束，例如AWAKE质子驱动器。我们表明，通过适当地选择电子束参数和利用两个众所周知的效果，束加载的尾流场和充分吹出的等离子体电子的加速束，电子束可以获得大量的能量与窄的最终能量扩展（%-水平），没有显着的发射度增长。
2017-10-13 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Quasi-monoenergetic Electron Beams from Laser-plasma Acceleration by Ionization-induced Injection in Low- density Pure Nitrogen
本文报道了用激光驱动4 mm长的氮气射流对电子束进行130 MeV的尾场加速。通过使用中等的激光强度（3.5*10^18 W.cm ^（-2））和相对较低的等离子体密度（0.8*10^18 cm^（-3）至2.7*10^18 cm^（-3）），我们已经实现了激光传播的稳定状态，从而稳定地产生电子束。实验研究了驱动激光能量与激光-等离子体通道和电子束参数的关系。所产生的电子束的质量进行了讨论的电离诱导注入机制的框架内。
2014-10-13 physics.plasm-ph
Dynamics of electron beams in the solar corona plasma with density fluctuations
研究了光束在小尺度、低强度不均匀等离子体中的传输问题。结果表明，电子束作为束-等离子体结构在等离子体中传播，并且是朗缪尔波的源。等离子体的不均匀性改变了波的空间分布。波的空间分布完全由等离子体不均匀性的分布决定。讨论了电子束射电辐射理论的可能应用。
2019-04-11 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Collective plasma effects of electron-positron pairs in beam-driven QED cascades
本文通过三维QED-PIC模拟研究束流驱动QED级联产生对等离子体，发现高密度与低伽马因子共同导致显著集体效应，并在理想及现有参数下观测到激光频率上移。
2024-05-23 physics.plasm-ph
Trajectory crossing in low density plasmas due to interaction with a long ultrarelativistic beam of charged particles
由带电粒子的长束驱动的等离子体波的破裂导致电子射流从等离子体柱逃逸并形成电子晕。对于等离子体密度小于或束密度的顺序，这个过程是很好地描述了一个半解析模型，它同意模拟，并允许计算的位置的波破碎点，并确定周围的等离子体柱所占据的晕的区域。
2021-08-17 physics.acc-ph physics.plasm-ph
Band Structure of the Growth Rate of the Two-Stream Instability of an Electron Beam Propagating in a Bounded Plasma
本文研究了电子束在两电极间有限尺寸等离子体中传输的双流不稳定性。结果表明，在这样的系统中的增长率是远远小于一个无限大的等离子体或一个有限尺寸的周期性边界条件的等离子体。即使等离子体的宽度与驻波的共振条件匹配，也会激发空间生长波，其生长速率与周期系统中的驻波相比较小。该增长率的近似表达式为$γ\approx (1/13)ω_{pe}(n_{b}/n_{p})(Lω_{pe}/v_{b})\ln (Lω_{pe}/v_{b})[ 1-0.18\cos ( Lω_{pe}/v_{b}+{π}/{2}) ]$，其中$ω_{pe}$为电子等离子体频率，$n_{b}$和$n_{p}$分别为束和等离子体密度，$v_{b}$为束速度，$L$为等离子体宽度。频率、波数以及空间和时间增长率随等离子体尺寸的变化呈现出能带结构。不稳定性的饱和幅度与系统长度有关，而与束流无关。对于短的系统，振幅可能会超过预测的值为无限的等离子体超过一个数量级。
2016-09-14 physics.plasm-ph
