稳态等离子体发动机磁场设计的发展及其展望

论述了稳态等离子体发动机对于我国空间发展战略的重要意义和作用，指出磁场设计是提高稳态等离子体发动机性能的关键技术之一；分析了稳态等离子体发动机通道内磁场设计的发展过程，在此基础上提出了用于稳态等离子发动机磁场设计的体系化构想，并且指出了其中存在的一些关键问题和拟采取的解决措施以及磁场体系化设计对稳态等离子体发动机带来的预期效益和影响；最后展望了稳态等离子体发动机磁场设计体系的进一步发展和应用。     

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。     

Alfven波在不均匀稀薄背景等离子体内的畸变

本文应用平滑扰动法,处理了一维情况下Alfven波在双等离子体流模型中的传播问题。在此模型中,认为稠密的等离子体束流是入射于一稀薄的不均匀等离子体之中的。结果表明,波内磁场受不均匀性的影响将发生畸变,为束流内的扰动磁场与背景等离子体内的磁场间的耦合提供了通道。     

碳和钨等离子体在磁过滤弯管中的传输

测试了磁过滤弯管偏转碳和钨等离子体时导向磁场、弧流、偏压对磁过滤弯管等离子体输出量的影响关系,比较了碳和钨等离子体的传输特征,探讨了等离子体在磁过滤弯管中传输的影响因素.结果表明:随导向磁场增加,最佳偏压先是下降,而后趋于稳定;钨等离子体最佳偏压明显高于碳等离子体最佳偏压.     

等离子体参数诊断及其特性研究

利用朗缪尔探针,诊断了Pw=650W、Im=145A、p=O．1Pa条件下在微波电子回旋共振等离子体增强有机金属化学气相沉积ECR-PEMOCVD装置反应室中ECR等离子体密度和电子温度的空间分布规律并分析了磁场对等离子体分布的影响．上游I区的等离子体受磁场梯度影响、按磁场位形扩散且等离子体分布不均匀;下游Ⅱ区的等离子体具有良好的径向分布均匀性．下游Ⅱ区z=30cm、直径为16cm区域内等离子体密度均匀性达到了96．3％．这种大面积均匀分布的等离子体在等离子体加工工艺中具有广泛的应用。     

磁场对激光等离子体特性的影响

激光等离子体极紫外光源中的碎屑问题影响极紫外光源的稳定性及光源输出效率。针对该问题,研究了磁场对Nd:YAG激光Sn等离子体特性及极紫外辐射特性的影响,并且在0.6 T的磁场作用下,对激光等离子体光源中产生的离子碎屑进行了详细的对比研究。结果表明,外加0.6 T磁场可以有效减缓离子碎屑;由于磁场的约束,发射光谱也比未加磁场前有明显增强,计算得到的同时刻的电子密度是未加磁场的2.5倍;同时,探测到的极紫外辐射光谱并未受到磁场的影响。     

钼和钛等离子体在磁过滤弯管中的传输

测试了磁过滤弯管偏转钼和钛等离子体时导向磁场、弧流、偏压对磁过滤弯管等离子体输出量的影响关系,比较了钼和钛等离子体的传输特征,探讨了等离子体在磁过滤弯管中传输的影响因素.结果表明:随导向磁场增加,最佳偏压先是下降,而后趋于稳定;钼等离子体最佳偏压明显高于钛等离子体最佳偏压.     

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.     

磁场对PET表面碳氟等离子体改性的影响(Ⅰ)

利用变角XPS方法研究不同磁场条件下碳氟等离子体对PET表面的改性,并探讨了磁场对碳氟等离子体聚合的影响．实验结果表明,随磁场强度的增加,碳氟混合气体等离子体发生从聚合区域向刻蚀区域过渡的转折点向CF4含量低的方向移动;碳氟混合气体等离子体的不同作用区域的特征得到增强．     

弱磁场中辉光放电等离子体参数诊断

利用静电探针对弱磁场中直流辉光放电等离子体参数进行了诊断,测量了等离子体的密度和温度。     

等离子体包覆目标的RCS计算

采用直接FDTD方法对雷达波在等离子体包覆目标附近的总场和散射场分布进行了仿真。通过远-近场变换计算了远场电场和不同等离子体分布情况下的目标雷达散射截面RCS值。仿真结果表明,采用等离子包覆的方法可以有效地降低目标的RCS值。等离子体密度和厚度对目标RCS的影响较大,等离子体碰撞频率对目标RCS有一定的影响。     

非对称等离子体激励器的电场仿真

等离子体激励器的非对称结构可以产生不均匀的电场,使空间电离的等离子体在电场力的作用下产生运动,从而带动环境空气流动产生顺电加速。本文分析了顺电加速的机理,用时域有限差分法的电磁场数值计算的理论对非对称等离子体激励器进行了电场仿真,并得出了和理论分析一致的用于顺电加速的非对称等离子体激励器的电场分布。此工作为以后提高顺电加速速度和激励器的结构优化提供了基础。     

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．     

填充磁化等离子体波导的导波场分析

文章对填充磁化等离子体波导中的导波场进行了详细的分析,给出了有限磁场下波在填充磁化等离子体波导中的传播理论,推导出作为普遍严格的在磁化等离子体波导中电磁波的波动方程及场分量的表达式,并且对所得到的结果进行了验证,这对进一步研究磁化等离子体波导中的电磁波传播特性和微波等离子体激发的准分子激光器奠定了理论基础。     

J-TEXT装置上的三维磁场分析研究

为了解决二维磁场位形的局限性,对三维磁场位形的研究势在必行.基于J-TEXT平衡参数,利用VMEC程序求解得到J-TEXT装置的三维磁场位形.此外,分析了等离子体电流、压强对磁场位形的影响,论证了VMEC程序应用在J-TEXT上的可行性.结果表明,VMEC程序能够初步满足J-TEXT装置的三维磁场位形研究要求,为后续装...     

等离子体回波

等离子体回波实质上是均匀等离子体中一种非线性动力学效应(在非均匀等离子体中,则是外界扰动场的线性动力学效应)。本文利用自洽场方法以自洽场动力学方程为基础讨论了等离子体回波。     

纵向磁场约束等离子弧的试验研究

本文进行了纵向磁场约束等离子弧加工试验，并分析了受约束等离子弧的加工质量，阐述了纵向磁场约束等离子弧的机理。     

基于中压微波氩等离子体的鞘层时空特性研究

鞘层特性直接影响微波等离子体应用于工业等领域的质量,针对研究其时变的空间分布和电场分布具有一定难度的问题,运用有限元的方法建立了中等气压下耦合麦克斯韦方程的微波氩等离子体三维模型,对鞘层的时空特性进行分析,给出了其二维等效模型.基于对等离子体参数的分析,讨论了鞘层的形成过程及其厚度的变化趋势,对比分析了等离子体电场及微波电场的时空瞬态特征.结果表明:在时间上,由于电子与离子的扩散速度和受力方向不同,鞘层的厚度呈逐渐增大的趋势,并最终形成稳态鞘层;在空间上,鞘层存在于所有与等离子体接触的放电管壁附近,鞘层区域的电场强度始终大于等离子体主体区域,且电场方向始终指向管壁,对微波电场产生阻尼作用.此外,通过量化分析证明了鞘层厚度随压强的增大而逐渐减小.     

尖状磁场约束等离子弧的实验研究

本文设计出尖状磁场约束等离子弧的装置，进行了磁场约束等离子弧的加工实验。并且研究了约束等离子弧的截面形状、弧电压等特性，分析了约束等离子弧的加工质量。