低β尘埃等离子体中的非线性尘埃-动力学阿尔芬波

研究低β尘埃等离子体中的尘埃－动力学阿尔芬孤立波，采用Ｓａｇｄｅｅｖ势方法，在小振幅极限下，对局域尘埃－动力学阿尔芬波进行了解析和数值研究，结果表明：在等离子体中可以形成密度坑及密度隆起结构，并且随着尘埃含量的增加，密度坑得以加深，而密度隆起幅度增大。     

介质阻挡放电系统中不同对称性斑图的演化

利用双水电极实验装置,在介质阻挡放电系统中观察到了具有不同空间对称性的斑图之间的演化过程.在实验中,通过改变外界驱动电压发现:在升高电压的过程中,条纹斑图会发生失稳,并逐渐形成六边形斑图;形成规则的六边形斑图后,降低驱动电压,六边形斑图会失稳再次形成条纹结构.进一步降低驱动电压,在条纹斑图中观察到了横向调制失稳现象.     

热尘埃等离子体中尘埃声波的调制不稳定性

通过约化摄动法,得到了描述具有2种离子温度且尘埃微粒电荷可变的热尘埃等离子体中尘埃声波的非线性薛定谔方程,并研究了热尘埃等离子体中低温离子未受扰动的数密度、低温离子温度、高温离子未受扰动的数密度、高温离子温度、尘埃微粒的温度对尘埃声波调制不稳定性的影响.结果表明,具有2种离子温度且尘埃微粒电荷可变的热尘埃等离子体中尘埃声波是调制稳定的,低温离子未受扰动的数密度是影响尘埃声波调制不稳定性的主要因素.具有2种离子温度且尘埃微粒电荷可变的热尘埃等离子体中仅存在暗孤子.     

不同颗粒组成的磁化尘埃等离子体中尘埃声波的色散关系

研究了磁化尘埃等离子体中的尘埃声波,分别得到了由单一尘埃成分与多种尘埃成分组成的磁化尘埃等离子体中尘埃声波的色散关系,并对不同情形下的色散关系进行了分析.结果表明,单一成分尘埃声波的频率随ωcd和kz的增大而增大,多种成分尘埃声波的频率随ωcd的增大而增大,但与kz关系不大,而且尘埃尺寸差距越小,波的频率越小.     

氩气介质阻挡放电中的图灵斑图

采用特殊设计的水电极介质阻挡放电装置,使用氩气在一个大气压的实验条件下获得了稳定的图灵斑图,并通过对放电电流和光信号进行研究,发现这时放电是弥散的.实验表明稳定斑图的形成与放电间隙的气体成分、电源电压和频率等都有一定的关系.     

绝热放电现象和粒子碰撞对磁化尘埃等离子体中、低频静电波稳定性的影响

考虑到尘埃绝热放电现象、外磁场、碰撞、离子与尘埃温度之比、电子与离子数密度之比以及斜传播等因素对均匀尘埃等离子体中低频静电波的影响，其中包括高能离子和玻耳兹曼分布电子，运用简正模分析法，得出了低频波的色散关系．研究表明，以上诸因素对低频波有很大影响．研究中包括两种不同的低频波模式．在研究斜传播对低频波的影响时，发现当θ=π／2时，第一种模式是稳定的；而第二种模式存在一个稳定区域，即1.3≤θ≤1.7.     

绝热放电现象和粒子碰撞对磁化尘埃等离子体中低频静电波稳定性的影响

考虑到尘埃绝热放电现象、外磁场、碰撞、离子与尘埃温度之比、电子与离子数密度之比以及斜传播等因素对均匀尘埃等离子体中低频静电波的影响,其中包括高能离子和玻耳兹曼分布电子,运用简正模分析法,得出了低频波的色散关系.研究表明,以上诸因素对低频波有很大影响.研究中包括两种不同的低频波模式.在研究斜传播对低频波的影响时,发现当θ=π/2时,第一种模式是稳定的;而第二种模式存在一个稳定区域,即1.3≤θ≤1.7.     

中等pd值介质阻挡放电中的六边形斑图

实验采用双水电极装置,在中等pd(p为气体的压强,d为放电间隙)值介质阻挡放电中观察到了六边形斑图.实验发现,随电压的升高,六边形斑图是由弥散放电模式演化而成.通过测量各模式的光电流信号,发现在弥散放电模式时放电脉冲是单个的,而出现丝状放电时光信号表现为多个脉冲,且放电脉冲个数随外加电压的升高而增加.     

尘埃等离子体状态方程及其热容量研究

由统计物理学中经典系综理论得到弱耦合尘埃等离子体的状态方程,并与理想气体的状态方程进行了比较.在此基础上,给出了尘埃等离子体近似为理想气体的条件,并得到了强耦合尘埃等离子体热容量的近似表达式.     

气体放电斑图演变过程中的电子激发温度

为了探讨介质阻挡放电中斑图演变与等离子参量之间的内在联系,采用比较谱线相对强度法测量了介质阻挡放电斑图演变过程中电子激发温度的变化.结果显示:随着电压的升高,斑图类型由点状斑图逐渐演变为点线混合状斑图及线状斑图,在此过程中,电子激发温度逐渐升高.但当系统呈现点状斑图时,电子激发温度随电压增长缓慢,只有当系统呈现点线混合状斑图后,电子激发温度才随着外加电压显著升高.实验还测量了点线螺旋波斑图的电子激发温度随放电气体中空气含量的变化关系.结果表明:空气含量越大,则点线螺旋波斑图的电子激发温度越高.     

介质颗粒在尘埃等离子体金属棘轮中的运动

通过实验研究了等离子体环境中金属棘轮对介质尘埃颗粒的整流过程.单分散聚苯乙烯颗粒悬浮在处于等离子体环境中的金属棘轮通道内,通过调节气压和放电功率实现了对颗粒的整流,颗粒在锯齿通道内做可控性定向运动.实验中只观察到颗粒的逆向运动.由于金属棘轮电势低,其表面较厚的鞘层对颗粒形成较强的约束,颗粒受到的非平衡切向离子拖曳合力更大,这将引起颗粒更快的定向运动.实验结果为建立尘埃等离子体棘轮模型奠定基础.     

介质阻挡放电斑图动力学研究进展

介质阻挡放电斑图动力学是一门新兴的交叉学科,对它的研究已经引起了人们广泛的关注．介质阻挡放电中复杂的非线性过程以及系统经历的高级动力学分叉过程使得系统可呈现出丰富的时空斑图与时空对称性破缺．因此介质阻挡放电成为研究斑图动力学的一个新的系统,它为目前实验室斑图动力学的研究注入了新的内容．文中对介质阻挡放电的应用研究与应用基础研究作了简要的介绍,着重介绍了介质阻挡放电斑图动力学的研究进展,并对这一领域的研究进行了展望．     

不对称电极上尘埃等离子体颗粒分布

针对不对称电极射频(radio frequency, RF)辉光放电,通过构建二维尘埃等离子体鞘层模型,研究了不对称电极附近鞘层电势和电子密度等参量分布,并对鞘层中的颗粒进行受力分析,研究了尘埃颗粒在鞘层中的分布特征.结果表明：不对称电极鞘层附近电势具有棘轮势特点,颗粒受鞘层电场约束悬浮在鞘层内,其所在平衡位置处的电势呈现不对称周期性变化.通过对比不同大小的颗粒,发现小颗粒悬浮在鞘层较高位置成链状分布,大颗粒的平衡高度靠近极板,被“钉”到不对称电极产生的势阱中.     

非线性尘埃声波在含有2种不同温度离子的尘埃等离子体中的稳定性问题

在无磁场的尘埃等离子体中 ,由冷的尘埃颗粒和热的电子和离子组成的尘埃等离子体 ,对于有限的小振幅的非线性波的运动可以用KdV方程描述 .对由 2种不同温度离子的尘埃等离子体中的弱二维尘埃声波 ,得到了它所满足的KP方程 .并且发现 ,在横向扰动下 ,弱的非线性孤立波在尘埃等离子体中是稳定的 .在这个系统中既存在压缩孤立波又存在稀疏孤立波     

介质阻挡放电中四边形向超四边形斑图的转化

利用双水电极介质阻挡放电装置,在高pd值流光放电模式下,分别获得了四边形斑图和超四边形斑图.观察到了2种斑图之间的相互转化和时空对称性破缺.此外,对超四边形斑图中的大点进行了时空分辨测量.结果表明:在每半个电压周期内,大点的中心和边缘均是放电2次,具有相同的时空行为,由此证明了第2次放电应为壁电荷引起,而不是由于存在第2个放电丝.     

气体成分对等离子体斑图的影响

采用双水电极介质阻挡放电装置,在大气压下研究了氩气和空气混合气体中气体成分对等离子体斑图(包括四边形斑图和六边形斑图)的影响.四边形斑图和六边形斑图的电压范围随着空气含量的增加而逐渐增大.实验测量了击穿电压随空气含量变化的关系.结果发现:击穿电压随着空气含量的增加而增大,但不成简单的线性关系.在氩气放电中,击穿电压值随着放电间隙的增大而增大.     

介质阻挡放电中带线六边形斑图

在介质阻挡放电系统中首次发现了带线六边形斑图.利用高速照相机和光电倍增管对斑图的时空结构和时间相关性进行测量,发现该斑图是由带线六边形内的中心点、带线六边形上的点及线和带线六边形内晕3套子结构组成,分别将其记作C(center),V(vertex)+L(line),H(halo),放电全部发生在电压上升沿.利用2个光电倍增管同时对V、L处进行测量,发现二者都在第2个电流脉冲放电且放电顺序随机.利用高速录像机拍摄曝光时间为50 μs放电照片,发现L是由随机放电丝组成.利用壁电荷理论解释带线六边形斑图的时空结构及形成机制.     

尘埃等离子体的Jeans非稳定性

研究了自引力碰撞尘埃等离子体的Jeans非稳定性。结果表明，当Jeans频率大于尘埃等离子体频率时才能产生引力非稳定性；非稳定模的增长速率强烈依赖于碰撞频率，并且尘埃等离子体引力不稳定的临界波长大于Jeans长度。     

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.     

尘埃电荷变化和粒子碰撞对尘埃等离子体中三维尘埃声激波的影响

考虑了尘埃非绝热放电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,得出了描述三维尘埃声激波的Korteweg-de Vries-Burgers(KdV-Burgers)方程,并运用数值积分对激波特性作了详尽地分析和说明.研究结果表明,碰撞频率、电子-离子数密度之比等因素对激波的性质有显著影响.