超高速碰撞铝合金产生等离子体的磁场及辐射特性

材料在受到超高速碰撞时会产生等离子体,并伴随从低频到高频的电磁辐射,它是材料在强冲击载荷作用下出现的重要物理现象,是航天器遭受电磁毁伤的主要形式.本文以铝合金为研究对象,基于等离子体运动方程和比奥-沙伐尔定律,建立了超高速碰撞铝合金产生的等离子体膨胀运动诱发的磁场模型,分析了不同碰撞速度和靶板厚度条件下等离子体运动诱发磁场及微波辐射特性.结果表明,等离子体膨胀运动产生的磁场为脉冲振荡形式的高频磁场.最大磁感应强度幅值、电子振荡辐射功率谱密度以及微波辐射总能量与碰撞速度呈正相关.靶板越薄,等离子体运动产生的磁感应强度越大,强脉冲持续时间越短,电子辐射功率谱密度和微波辐射总能量越小.     

外加磁场对小功率电感耦合微波微等离子体激励的影响

为使小功率微波微等离子体源进一步小型化,提出了通过外加磁场减小微波微等离子体激励功率的方法。首先对2.45GHz平面微带渐变螺旋天线进行数值仿真,得到最佳结构尺寸;其次在螺旋天线上加载高斯磁感应强度分别为360、990和2 840Gs的环形磁铁,测试得到加载磁场前后的S参数;最后通过改变磁铁及磁极方向,研究其对小功率电感耦合微波微等离子体激励的影响。实验结果表明:当空气气压为666.6Pa时,磁场强度和磁极方向均可使小功率微波微等离子体的激励功率和熄灭功率发生变化,且磁铁S极朝外更有利于激励;随着磁场强度的增大,激励功率逐渐减小;外加磁场时的最小激励功率比未加载磁场时的激励功率减小了15%。该研究结果在微化学分析系统、小尺寸材料的表面处理等领域具有良好的应用前景。     

感应磁场力对相对论磁化等离子体磁撞项的贡献

在相对论磁化等离子体内，除库仑和感应电场力外，粒子间的感应磁场力相互作用将对广义玻耳兹曼方程中碰撞项有贡献。本文导出了这个碰撞项的解析表式。     

微波等离子体电子回旋共振放电粒子模拟分析

电子回旋共振放电产生的等离子体在微电子工业中材料加工、空间电推进方面有着广泛的应用。为了研究微波等离子体电子回旋共振的放电特性,使电子回旋共振放电产生的等离子体密度和能量转换效率更高,建立了微波等离子体电子回旋共振放电的1D3V模型,描述了带电粒子在外加静磁场、微波场共同作用下的微观运动。结果表明:微波频率为2.45 GHz时,随着静磁场磁感应强度的增加,平均电子能量先持续增大达到峰值,随后又不断地减小,且在0.087 5 T时电子加速效果最明显,结果符合电子的回旋频率公式,验证了该模型的正确性;共振区域内,发现在0.087 5 T磁感应强度下,微波频率为2.45 GHz下拟合的电子速度分布才与微波电场分布趋势相似,说明微波电场推动了电子运动。这为进一步研究微波等离子体放电的粒子模拟-蒙特卡罗碰撞模拟奠定了基础,也为进一步研究微波等离子体源中粒子产生效率及微波等离子体源的物理性质提供了重要参考。     

轴向磁场中弱自转对电弧的螺旋不稳定性的影响

为了明确弱自转对电弧的螺旋不稳定性的影响，采用势物型电导率和与时间有关的线性微扰理论，给出了有弱自转存在的热热分布（温度分布）、稳定性条件以及不稳定性增长率等定量结果；得出了迎着外加磁场方向，自转为顺时针方向时，稳定区域增大；反之，减小。     

感应磁场力对相对论磁化等离子体碰撞项的贡献

在相对论磁化等离子体内，除库仑和感应电场力外，粒子间的感应磁场力相互作用将对广义玻耳兹曼方程中碰撞项有贡献．本文导出了这个碰撞项的解析表式．     

绝热放电和粒子碰撞对磁化等离子体中三维尘埃声孤子波的影响

考虑了尘埃绝热放电、外磁场和碰撞等因素对尘埃等离子体动力学行为的影响,运用约化摄动法,得出三维尘埃声孤子波的KdV方程.研究结果表明,仅仅存在稀疏型孤立波,而且z方向波矢、离子温度和电子-离子数密度之比(μ)等因素对孤立波的波幅和波宽都有显著影响,外磁场和碰撞频率只对波宽有影响.在研究波宽随μ的变化规律时,发现μ存在一个临界值μc,当μcμ时,波宽随μ的增大而减小.     

水中放电等离子体特性的理论研究

水中放电等离子体(PPDW)具有高压、高密度和低温、低电离度的特点,人们对其辐射是否具有黑体辐射的特点一直观点不一．本计算了当通道压力为10^6pa、10^8Pa、10^9Pa,温度从3000K到60000K时PPDW的弹性、非弹性碰撞特征时间及辐射平均自由程．计算结果表明,当通道压力为10^6Pa时,通道辐射在所计算的温度范围内不能看作黑体辐射．当通道压力为10^8Pa时,通道辐射在温度从16000K到35000K范围内可看作黑体辐射．通道压力达10^9pa时,通道辐射在12000K以上均可看作黑体辐射．中还对通道电导率与其自身磁场的关系作了数值分析,结果表明只有在很低的温度和通道压力情况下才必须考虑自身磁场的影响,通常可不考虑其影响．     

碰撞对伴有二次电子发射等离子体鞘层的影响

建立了包括器壁发射二次电子的等离子体鞘层的流体模型,讨论了一维稳态等离子体鞘层中离子与中性粒子的碰撞对含有二次电子发射的鞘层结构的影响。结果表明:碰撞频率的增加,导致鞘层空间的二次电子密度逐渐增大,离子密度是先增加后减小,离子速度则是先减小后增加。从碰撞和二次电子发射比较来说,碰撞频率的增加对于鞘层空间影响更大。另外发现碰撞对于不同带电量的离子来说,带电量较少的离子的等离子体鞘层受碰撞的影响要大一些。     

微波电子回旋共振等离子体放电特性研究

为了深刻理解微波电子回旋共振(ECR)等离子体的物理机制、瞬态过程以及空间分布特性,首先利用光栅光谱仪对ECR氮等离子体发射光谱进行了研究,然后利用朗缪尔双探针测量了装置反应室内等离子体密度的空间分布,并分析了放电气压对等离子体空间分布的影响,结果表明: ECR氮等离子体中主要发生的是碰撞激发、碰撞电离,碰撞离解等微观过程,且等离子体的主要成分是激发态的 ;受磁场梯度影响的反应室上游区,等离子体分布不均匀,受等离子体密度梯度影响的下游区,等离子体则具有良好的均匀性;对于特定的微波功率(PW=400W),放电气压存在一个最佳值(p=0.07Pa).     

等离子体中在极板上运动的介质颗粒的带电量测量

采用直流放电产生均匀等离子体,研究下极板上运动的带电颗粒的带电量问题.通过分析带电的介质颗粒发生碰撞运动时的碰撞轨迹,进而得到颗粒运动的相对速度等参量,最终求得颗粒的带电量Q,Q为10⁶~10⁷ e.实验结果对深入研究尘埃等离子体中带电颗粒的各种复杂运动提供了依据.     

相对论性重离子碰撞进展

本文在回顾本世纪物理学取得的成就的基础上,对相对论性重离子碰撞进行了回顾及展望。     

推广的Balescu－Lenard方程

Ｂａｌｅｓｃｕ－Ｌｅｎａｒｄ方程是对无外场的非相对论等离子体情况导出的．本文对有外磁场的相对论等离子体情况，导出了推广的Ｂａｌｅｓｃｕ－Ｌｅｎａｒｄ方程．     

辐射电场力对相对论磁化等离子体碰撞项的贡献

在相对论磁化等离子体内，粒子间辐射电场力对广义玻耳兹曼方程中碰撞项的贡献不能忽略。本文导出了这碰撞项的解析表式。     

Characteristics of magnetic fabrics of Jiangshan-Shaoxing collision belt and its tectonic implications

The study of anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) of rocks from the northern part of Jiangshan-Shaoxing collisional belt demonstrates that the minimum principal AMS axes are the most concentrated one in various types of rocks. The planar projection of the minimum axis shows that the main compressive stress lies on northwest 30°–60°, which trends dominantly in northwest-southeast of Chencai area and arc-like disperse towards both north and south of Chencai. The inclination of the minimum axis illustrates that the Huaxia block is moving northwesterly. Although the maximum axes show slightly dispersal, they are within the confidential circle. The maximum axis intersects with the lineation with a small angle, suggesting that the Jiangshan-Shaoxing collision belt be of a sinistral shear slip. By comparison with magnetic fabrics of various rocks, intensive collision of the Jiangshan-Shaoxing belt was in Late Triassic and sustained to the late Yanshanian period in the form of sinistral shear slip.     

运动等离子体中的磁场维持

根据运动媒质中的麦克斯韦方程,推导出在有限大小的运动等离子体中的磁场感应方程,由此得到了等离子体运动能转化为磁场能量的磁场发电机效应。     

束离子与离子声波准线性相互作用的研究

给出了束离子与离子声波准线性相互作用的数值解,由解出的波谱进一步给出湍动加速中的加速系数、脉动加速系数、粒子与湍动场间的等效碰撞频率,通过粒子与湍动场间的等效碰撞频率和粒子间有效碰撞频率的比较,说明在有较强湍动场的情形下采用无碰撞等离子体模型是很合适的。     

外电场中等离子体关联动力论的新方法

外电场中的等离子体，特别是非中性等离子体，在实际应用中的得要性日益显著。许多理论处理方法已经建立，本文提出一种新方法，应用范围广泛而且计算程序简单。     

超相对论性重离子碰撞的国际大科学实验综述

综述了超相对论性重离子碰撞的国际大科学实验进展及相关的物理学研究现状，内容包括：BNL／AGS能区和CERN／SPS能区的固定靶实验回顾，BNL／RHIC能区的对撞实验现状以及对CERN／LHC能区的对撞实验的预期。