提高等离子体密度对不同放电条件下逃逸电子行为对比分析

利用硬X射线诊断系统,对比分析了提高等离子体密度对欧姆放电和低杂波电流驱动放电下逃逸电子行为的影响.实验结果表明:在欧姆放电平顶阶段提高等离子体密度能有效抑制强逃逸分布,然而在低杂波关断时提高等离子体密度并没有抑制电子逃逸,反而出现逃逸电子雪崩增长.根据不同逃逸产生机制对该现象进行了对比分析.     

HT-7装置中低杂波电流驱动时的电子温度

在HT-7托卡马克实验装置中采用低杂波电流驱动,在不同低杂波功率和电子密度(ne)下,考察中心电子温度和能量约束时间的变化。观察到当ne=1.3×1019~2.6×1019m-3时,中心电子温度随低杂波输入功率的增大而升高;当ne=1.3×1019m-3,低杂波输入功率为400 kW时,电子温度最高,达到1.37 keV。在本实验参数范围内,其能量约束时间与ITER89-P L-模定标率十分吻合。比较欧姆加热和低杂波加热下的电子温度分布,当ne=1.71×1019m-3,低杂波输入功率为260 kW时,电子温度有明显的温度梯度出现。     

辉光放电等离子体特性的实验研究

针对Langmuir单探针测量空气辉光放电等离子体特性实验中,探针的伏安特性曲线不理想这一问题,分析了两种数据处理方法,并通过了实验验证;对影响等离子体参数分布的因素(放电电压、气压)进行了考察。结果表明:放电电压越高,电子的温度越低,密度越高;气压越高,电子的温度越低,密度越高。     

低杂波改善约束与径向电场相关性的研究

为了探求HT-7托卡马克装置中加低杂波后等离子体约束改善这一现象的原因,文章从电子的径向力平衡方程入手,通过数值模拟程序计算出欧姆阶段和低杂波阶段下的径向电场分布.结果发现,加低杂波后,在低杂波功率沉积的地方,径向电场在负方向变强,径向电场分布梯度变陡,加波前后径向电场的差值(△Er)分布形成了凹槽结构,意味着加波后的...     

表面波等离子体天线物理特性的理论分析

根据表面波驱动等离子体的方法,建立一种表面波等离子体天线实验系统装置.在该实验系统中,根据等离子体天线的典型实验参数条件,从理论上对该表面波等离子体天线的特性进行了分析,包括:等离子体的电子温度、等离子体密度及其沿等离子体柱的分布情况、等离子体噪声及其对天线噪声的影响,以及等离子体天线的实际长度和导电率与表面波驱动的射频功率的关系.分析结果表明,等离子体圆柱的长度因射频功率的方根增加而增长,而沿圆柱的导电率呈线性关系.     

大气压氩气微波等离子体参数的光谱诊断

为了深入了解大气压下氩气微波等离子射流内部电子的状态,利用发射光谱法对大气压下氩气微波等离子体进行了诊断.以玻尔兹曼斜率法对等离子体中电子激发温度进行测算,以斯塔克展宽计算电子密度.研究了等离子体射流方向上不同区域电子激发温度和电子密度的分布规律及微波功率对电子激发温度和电子密度的影响.结果表明,在本实验条件下等离子体射流电子激发温度为4 000～6 000 K,电子数量密度为(2.4～2.8)×1018 cm-3,电子激发温度和电子密度的最大值均出现在距波导管底边20 mm处,并以此处为中心,分别向上下2个方向呈现不完全对称的递减分布,微波功率增加影响等离子体电子密度和电子温度的交替上升.     

EAST托卡马克低杂波电流驱动的放电模拟研究

低杂波电流驱动是实现托卡马克稳态运行的主要手段。文章对EAST全超导托卡马克低杂波电流驱动进行了放电模拟研究,着重分析了低杂波驱动电流、波功率沉积、放电过程的伏秒消耗、等离子体电流、位置及等离子体电流剖面和位形演化,模拟结果对今后EAST开展长脉冲稳态放电有参考意义。     

低杂波电流驱动等离子体中热电导的分析(英文)

研究了在HT-7托卡马克低杂波电流驱动实验中,等离子体环电压不为零时热电导与剩余环向电场之间的相互作用.实验发现在部分非感应电流驱动实验中,热电导增强了电流驱动.给出了低杂波电流驱动实验中等离子体的热电导.     

外加电场下激光诱导Al等离子体特性的实验研究

由Q-Nd∶YAG脉冲激光(波长1.06μm,脉宽10 ns)烧蚀Al靶产生等离子体.观测了在低气压和直流电场条件下的Al等离子体发射光谱.研究了激光功率密度和直流电场对各谱线强度的影响,分析了等离子体电子温度与激光能量之间的变化规律.结果表明,直流电场对铝原子谱线和离子谱线强度有显著的增强作用,铝等离子体的电子温度随激光功率密度持续增长.     

利用热电导理论研究低杂波电流驱动效率

文章在典型的低杂波电流驱动实验中采用低杂波功率扫描的方法研究了低杂波电流驱动效率。利用热电导理论得到的拟合公式拟合实验数据得到了低杂波完全非感应电流驱动效率以及热电导对电流驱动的贡献,低杂波的全波驱动效率为η0=0.349×10^19Am^-2W^-1,由热电导贡献的电流驱动为η1=0.674×10^19Am^-2W^-1。实验发现热电导在等离子体环电压不为零的时候通过和电场的协同作用大大增强了电流驱动。     

基于现代谱估计的相关K杂波模拟

针对相关K分布杂波仿真过程中具有指定功率谱的随机序列的产生,提出用现代谱估计进行相关随机序列产生的方法.该方法利用L-D算法求解自回归模型的Y-W方程以精确地模拟杂波的功率谱密度,以海杂波为例的仿真结果证明了方法的有效性.同时针对杂波仿真过程中自回归模型阶数的选择,对不同的K分布参数和功率谱宽度的杂波进行了仿真实验,通过对实验结果的分析给出一些有用的结论.     

DBD固体燃料液化多相介质作用机理分析

针对介质阻挡放电(DBD)条件下的多相介质作用问题,从等离子体鞘层的特性分析着手,采用流体动力学方法,通过对一维鞘层的时空演化过程进行数值模拟,获得等离子体鞘层中离子速度、离子浓度、电子浓度、电位等参数的分布特性.数值模拟结果显示,在一定的电压下,粒子的速度是一定的;放电电压越高,粒子的速度越大,对应的能量越高.与固体燃料液化实验相对比,DBD放电可以提供气液固三相状态转变所需要的能量.根据不同反应的能量需求,通过控制放电电压,可以控制反应的进程,定制反应生成的产物,为DBD固体燃料液化实验提供理论依据.等离子体鞘层特性研究为分析DBD条件下的三相物质相互作用架起了桥梁,是分析DBD多相介质作用机理的一种有效的途径.     

射频离子推力器束流特性数值模拟

为了分析射频离子推力器束流特性,基于二维流体模型对自研的11 cm射频离子推力器开展放电室等离子体数值模拟,获得给定电气参数下离子密度、电子温度等关键参数的分布特性;研究了等离子体参数和束流大小与射频功率间的函数关系;以等离子体参数和栅极参数为输入,基于离子光学系统模型获得不同工况下的单孔离子引出轨迹.研究结果显示:离子密度和电子温度分别沿放电室径向逐渐减小和增大,有利于获得更好的束流均匀性及更大的束流;束流大小与射频功率呈线性正相关关系,有利于实现束流连续精确可调;屏栅上游鞘层的形成与离子密度、离子种类、栅极电压组合相关,综合考虑以上因素获得最佳束流聚焦和引出特性.     

等离子体对微带电磁波传输的影响

研究了微带线间隙填充均匀等离子体层对电磁波传输的影响. 得到了在大小两种间隙下等离子体频率(密度)、电子碰撞频率、等离子体厚度和宽度等参数与电磁波传输效率的关系. 仿真结果表明,对给定微带间隙,较高频率电磁波将无损或低损通过间隙,而较低频率电磁波被截止. 填充一定密度等离子体后,被截止的低频电磁波可以通过间隙,其传输效率随等离子体密度(频率)增大而增大,随碰撞频率增大而减小,而且间隙等离子体应具有适当的宽度和厚度. 等离子体在高频段产生一个衰减峰,其位置与等离子体频率成正比,但与碰撞频率无关. 利用等离子体可以控制微带线上电磁波的传输.     

HL-2A托卡马克等离子体中的离散阿尔芬本征模

在HL-2A装置上,运用磁流体力学数值模拟程序,探究了在低杂波辅助加热放电方案中,低杂波能量沉积区域内的离散阿尔芬本征模(αTAE,α是等离子体压强梯度的标度)的物理特征;探讨了不同等离子体剖面下,αTAE的分布情况.运用线性回旋动理学和磁流体力学混合模拟程序,研究了中性束注入不同能量的粒子对αTAE的影响;另外,还探究了能量沉积区域内的αTAE被高能量粒子激发成不稳定性的物理特征.通过模拟发现,在该装置上α的值相对较小,αTAE主要分布在负磁剪切区域.在低杂波能量沉积区域内伴有丰富的αTAE,且低杂波能量沉积量越大,αTAE频率越高.此外,在不同等离子体剖面下,大量αTAE被束缚于沿HL-2A托卡马克小半径方向上的不同区域.随着中性束注入粒子能量逐渐增大,αTAE的多支模也被激发成不稳定模式,这种不稳定模式潜在影响托卡马克对等离子体的约束性能.     

螺旋型天线螺旋波等离子体特性研究

为提高等离子体密度和工质气体电离率,本文采用螺旋天线产生的螺旋波激励Ar等离子体,并利用射频补偿Langmuir探针分析了等离子体的离子密度和电子温度特征.试验结果表明,气压增加的同时,随着功率的升高,螺旋波等离子体出现放电模式转换,提前进入螺旋波放电模式.在1.0 Pa压强下,当射频功率达到400 W时,等离子体进入螺旋波放电模式,此时扩展区域的等离子体密度超过1×10¹⁸ m^-3.电子密度在放电管中心区域最高,并沿径向逐渐降低.本文的研究结果将为大体积H₂螺旋波等离子体提供依据和经验.     

EAST装置H模时的电子热输运系数

研究了在先进实验超导托卡马克(EAST)上,由低杂波(LHW)和离子循环射频(ICRF)加热实现高约束模式(H模)放电的等离子体中的电子热输运情况。通过计算得出,H模相比于L模(低约束模式)电子热输运系数显著下降,特别是在等离子体边缘地区。在典型炮号(33068#、38300#、40823#)中,归一化温度梯度特征长度(R/L_(Te))的阈值应该是3~11。这三炮的约束时间与电子热输运系数相关,当电子热输运系数越大时,约束时间越小。     

波在周期磁化均匀等离子体中的反射

采用分层介质方法处理周期磁化均匀等离子体层,研究了电磁波射向周期磁化等离子体层时电磁波的反射特性,分析了等离子体电子密度,电子碰撞频率以及外加磁场等因素对电磁波反射的影响,得出一定条件下等离子体密度和电子碰撞频率下等离子体对电磁波的反射特性。     

等离子体制备低表面能薄膜性能研究

以六甲基二硅氧烷为反应单体,采用连续与脉冲射频(RF)等离子体两种放电模式聚合低表面能薄膜,研究了连续放电不同功率、脉冲放电不同脉冲宽度和间隔对聚合薄膜性能的影响.通过对薄膜性能的表征:接触角的测量,红外光谱、X光电子能谱和原子力显微镜的结构和表面分析,发现在低输入功率和脉冲等离子体大与空比条件下,可得到表面能低、疏水性能好、表面结构可控的低表面能薄膜.     

电磁波在等离子体中的衰减特性

从理论上研究了不同密度下大气压等离子体中正负离子、电子对电磁波衰减的影响,对电磁波的吸收、反射和透射功率特性进行了分析.结果表明,在大气压条件下,当正负离子浓度超过电子浓度的1×104倍以上时,正负离子对电磁波在等离子体中衰减特性的影响非常显著,同时给出了电磁波在等离子体中的吸收峰值和带宽,所得结果为用于隐身目的的等离子体参量的选择提供了重要依据.