电磁波在非均匀等离子体中的衰减效应研究

电磁波与等离子体相互作用是等离子体隐身技术的关键技术,也是空天信息对抗的重要研究方向。采用时域有限差分法模拟了电磁波在非均匀等离子体中的衰减效应,采用空间投射波法测量了C波段电磁波在非均匀等离子体中的衰减系数,分析了等离子体分布对衰减效应的影响。研究结果表明,非均匀等离子体相比于均匀等离子体对电磁波衰减效应更为明显,合理的等离子体分布有助于增强对电磁波的衰减作用。     

尘埃等离子体的引力非稳定性与凝聚效应

从尘埃等离子体的基本方程出发，采用非平衡态动力学方法，研究了尘埃粒子的引力（重力）对尘埃等离子体宏观动力学的影响，具体分析了产生凝聚效应的条件及其相关性质。结果表明，尘埃等离子体中存在一种由引力非稳定性产生的凝聚效应，从而导致局域密度增大。这种效应可能与星际介质分子云及原始恒星的形成有关，也同样会影响在实验室中等离子体加工的质量。     

基于激光烧蚀的等离子体羽辉膨胀动力学机制研究

重点讨论了脉冲激光烧蚀技术中,在考虑等离子体电离效应时等离子体的空间动力学演化特征.首先将等离子体视为可压缩理想气体,根据局域质量守恒和动量守恒,给出了在柱面坐标系下的等离子体压力与空间数密度的变化规律.在此基础上,结合适当的边界条件,用解析法进行求解,得到了在考虑等离子体电离效应时的一组新的动力学演化方程.分析结果表明,电离度会使等离子体的速度沿各个方向都得到加速,等离子体的内部速度具有自相似表达形式.     

射频激发容性耦合等离子体空间的不均匀性实验研究

使用高分辨的等离子体发射光谱系统(OES)研究了射频驱动的容性耦合Ar等离子体的空间光谱分布特性.实验结果表明,等离子体发射强度的空间分布对压强、频率和放电腔体的结构有很强的依赖关系.边界效应(如电报效应、趋肤效应等)使得等离子体发射光谱在电极边缘附近具有强的光谱强度,从而使得200 mm范围内等离子体的不均匀性高于100 mm范围内的情形;驻波效应的存在导致在反应器中心位置出现一个中等强度的谱峰;另外,由于射频波可以在介质板中传播,上极板覆盖有介质情况下的等离子体的不均匀性要高于无介质覆盖的情形.     

非平衡高温等离子体中温度梯度的不稳定性

本文用非平衡动力学方法研究高温等离子体中(T_i>lkev)温度梯度的不稳定性.考虑等离子体中存在电离和复合这两种互逆过程及扩散和压力不均匀引起的等离子体流动,建立密度动力学方程.给一个小密度扰动便可得出溫度梯度满足的稳定性条件.结果表明,离子温度升高时体系从稳定到不稳定交替出现,这与PLT最近的实验报道一致.     

非均匀等离子体覆盖金属目标的隐身性能分析

分析了非均匀冷等离子体覆盖金属目标的隐身性能。通过研究电磁波在多层媒质中的传播规律,建立广义反射系数公式,基于此公式,将非均匀冷等离子体均分成多层,每层可看作密度均匀分布,采用递推迭代的方法可得到从等离子体覆盖金属目标反射回来的电磁波,进而分析其回波损耗。数值结果表明,等离子体碰撞频率、厚度及密度是影响目标隐身的主要因素,增大碰撞频率、增加厚度可增大频段内的电磁波衰减,增加线性分布等离子体密度的最大值,能改善电磁波的最大衰减并提高有用衰减频段的中心频率。因此,统一优化等离子体覆盖物的相关参数,可以实现金属目标的最佳隐身效果。     

强激光在非均匀磁化电子-正电子-离子等离子体中的传播

利用相对论双流体模型研究了左旋圆偏振强激光在非均匀磁化电子-正电子-离子(electron-positron-ion,EPI)等离子体中的传播.通过考虑相对论效应和有质动力效应,系统的控制方程简化为一个包含有磁场效应和密度非均匀效应的修正非线性薛定谔方程,并进一步研究了调制不稳定性.数值模拟结果表明:外磁场强度,正电子与负电子密度比值的增加以及等离子体密度非均匀性会增强激光束的聚焦和成丝,导致强烈的调制不稳定性和成丝不稳定性,并引起激光束与等离子体之间强烈的非线性相互作用,出现了许多非线性现象.     

Lorenz type Chaos (Turbulence) of Five Waves Mixing in Uniform Streaming Plasma

近年来,等离子体系统非线性效应的研究十分活跃〔１～５〕．由于其负能量和正能量的波耦合能够导致非线性性质的不稳定性．故称为突发性不稳定性〔５〕．这在非线性效应的等离子体场中存在是一个十分有趣的现象．纵波与横波一样,同样能够携带负能量．因此,从原理上说这两种辐射波都能满足多方参与的非线性不稳定性的需要〔４～６〕．在文献〔５～７〕中,由于均匀流动的等离子体中三个纵波和二个横波共处于一个非线性不稳定的谐振五波相互作用系统,从而获得了Ｌｏｒｅｎｚ型混沌．本文证明了在均匀流动等离子体中,五个单色波的非线性耦合波方程可以重新写成同构于描述混沌的Ｌｏｒｅｎｚ方程,预言在此过程中出现Ｌｏｒｅｎｚ型混沌的可能性     

高分子链模型对两亲性二嵌段共聚物系统均匀溶液/胶束转变的影响

利用格子自洽场方法, 通过计算系统相图和比热研究在两亲性二嵌段共聚物溶液体系中高分子浓度和高分子链模型对胶束形成的影响. 结果表明, 随着高分子浓度的增加, 胶束出现的温度逐渐升高. 相对于可直接折返分子链模型, 不可直接折返分子链模型增加了体积排斥效应, 有利于均匀溶液/胶束转变的出现, 但在一定程度上限制了胶束聚集程度的增加.     

高分子链模型对两亲性二嵌段共聚物系统均匀溶液/胶束转变的影响

利用格子自洽场方法,通过计算系统相图和比热研究在两亲性二嵌段共聚物溶液体系中高分子浓度和高分子链模型对胶束形成的影响.结果表明,随着高分子浓度的增加,胶束出现的温度逐渐升高.相对于可直接折返分子链模型,不可直接折返分子链模型增加了体积排斥效应,有利于均匀溶液/胶束转变的出现,但在一定程度上限制了胶束聚集程度的增加.     

线性耦合振子中的回声波及其稳定性

韵律行为是生物学上的一种普遍现象.这种行为相应于物理学上的回声波.该文给出了回声波的一般理论.具体地说,我们研究了一类典型的线性耦合系统的动力学行为,找到了回声波的形成机制,研究了回声波的稳定性并给出了一个判定稳定性的标准.为了应用本文所获得的理论结果,我们还给出了几个数值例子.     

杭州湾交通沿线雷达非气象回波的特征和滤除

近年来,随着杭州湾大桥、嘉兴沿岸的高速公路和上海洋山港大桥等交通干线的建成和通车,宁波、舟山和上海雷达探测到一种非气象回波,该杂波出现在大桥和高速公路的位置附近。分析发现该杂波与地物杂波类似又有所不同。类似之处在于地理位置相对固定,回波强度在最低层表现明显,随雷达仰角的抬升迅速减弱。不同之处为回波强度在时间和空间上有一定程度的变化,径向速度和谱宽也与通常的地物杂波特征有所不同。此外,杂波范围与低层风向、大气稳定度等气象条件关系较大,反映出气象条件对低层大气折射率的影响。统计2014年1~12月宁波雷达显示,该类杂波白天比夜间强,表明杂波与机动车流量存在一定的对应关系。针对此类杂波的特点,设计了考虑回波水平、垂直平滑度,基于动态阈值区分非气象回波的滤除方法。试验评估显示,该方法对于晴空、对流、层云和暖雨4类天气背景下的此类非气象回波都能进行较好的识别并正确地滤除。     

Optimizing ultrasensitive single electron magnetometer based on nitrogen-vacancy center in diamond

The measurement of the weak magnetic field in nanoscale resolution and at room temperature is always a significant topic in biological, physical, and material science. Such detection can be used to decide the characterization of the samples, such as cells, materials, and so on. Nitrogen-vacancy (NV) center in diamond has been proved to be able to detect a magnetic field with nano Tesla sensitivity and nanometer resolution at room temperature. Here we experimentally demonstrate an optimized NV center based single electron magnetometer in a commercial diamond and under a home-built optically detected magnetic resonance (ODMR) microscope. With current technology, we change the optically detected time window to get a better signal to noise ratio, and use dynamical decoupling to increase the slope of magnetic field amplitude versus fluorescence signal. By employing the 8-pulse XY-4 dynamical decoupling sequence we achieve a sensitivity of 18.9 nT (Hz)(1/2) , which is 1.7 times better than spin echo. We also propose a NV center based scanning diamond microscope for electron and nuclear spins detection as well as nanoscale magnetic resonance imaging. If it is realized, the NV center based magnetometry will have wide application in the future.     

Kaluza-Klein理论中的费米子-广义磁单极动力学

本文讨论一种5维Kaluza-Klein理论,给出了一个依赖于y参数的推广的Gross-Perry-Sorkin磁单极解.同时还分析了以其为背景场的荷电费米子的动力学性质,结果表明Rubakov效应不会发生.     

基于GC5016的超声回波信号解调及动态滤波设计

采用了一种用数字上/下变频器GC5016实现超声回波信号的解调和动态滤波处理的方法.使用通常用于调制和解调的芯片GC5016,将超声回波信号的动态滤波处理在信号解调的同时完成,降低了对FPGA乘法器资源的占用.     

某型雷达连续波电磁环境效应研究

为有效评估雷达装备在复杂电磁环境下的作战效能,以某型雷达为研究对象,研究连续波电磁干扰对雷达目标回波电平的阻塞效应。基于接收机的非线性理论,开展电磁辐照试验,试验过程中发现当干扰频偏超出一定范围后,现有试验条件不足以压制有用信号,为此采用注入与辐照相结合的方法研究雷达装备电磁敏感度特性。以雷达目标回波电平受到同等压制效果作为等效依据,从雷达接收信号角度出发,理论分析电磁辐照法和注入法的等效性,试验验证连续波电磁辐照和注入法的可行性和准确性。结果表明,在同等压制效果下,接收机接收到的辐射场强与注入场强比值均约等于1,注入法与辐照法具有良好的等效性,为研究装备电磁环境效应奠定了基础,具有一定的工程实用价值。     

大气电场资料与雷达回波融合的一种方法

为了增强对雷电的探测和预警能力,讨论了大气电场与雷电、雷达回波与雷电之间的内在联系,介绍了雷电探测的原理和方法.大气电场资料如何预警雷电的发生,通过串口通信将大气电场仪的大气电场数据读入天气雷达数据处理终端,采用了图像融合技术与网格技术,将大气电场资料与雷达回波进行了融合,实现了大气电场和雷达回波两种资料的融合.在雷达回波图上直观地显示大气电场信息,并对比分析了两种融合方式之间的差异.两种资料的融合可以提高对雷电进行监测和预警的能力.     

核磁共振成象中的磁化率效应的研究

利用自制的微成象系统,在７Ｔ的主磁场下,测量了模型样品的核磁共振图象中磁化率引起的失真,观察到图象的失真随频率编码梯度场强度的增大而减弱,对不同的成象脉冲序列,场梯度回波序列所产生的失真最大,自旋回波序列其次,双相位编码的脉冲序列则能完全消除磁化率效应引起的失真。     

基于散射电场的飞机旋翼多普勒回波模拟

旋翼飞机飞行过程中会产生具有独特多普勒特征的雷达回波,通过对旋翼回波的准确模拟,可为不同类型飞机的精确识别提供重要依据.针对现有散射点叠加算法的假设缺陷,从目标高频电磁散射理论出发,提出了基于散射电场的飞机旋翼回波模拟方法.依据电磁散射场与雷达回波方程间的数学关系,发现目标回波的基带信号与目标后向散射电场的复振幅矢量具有一致性,基于此采用物理光学—矩量混合算法,求解飞机旋翼的散射电场;并通过短时傅里叶变换模拟得到旋翼的时频回波.最后,通过与传统散射点积分算法进行仿真对比,同时分析了不同桨叶角对旋翼回波信号的影响规律,验证了所提方法的正确性和优越性,实现了散射电场下飞机旋翼多普勒回波的准确获取,为后续研究飞机的精确识别奠定了理论基础.