常压CH_4 H_2放电等离子体电子激发温度在线光谱诊断

大气压下低温等离子体甲烷偶联是利用可再生能源的绿色工艺.对大气压下CH4 H2放电等离子体进行了发射光谱在线诊断以表征此放电体系,旨在为优化用于未来工业生产的等离子体甲烷偶联工艺参数打基础.主要介绍一种大气压下CH4 H2放电等离子体电子激发温度在线诊断计算方法,此方法简便而又比较精确.修正了一个文献中曾用于诊断等离子体电子激发温度计算方程中的严重错误.     

常压CH4＋H2放电等离子体电子激发温度在线光谱诊断

大气压下低温等离子体甲烷偶联是利用可再生能源的绿色工艺．对大气压下CH4＋H2放电等离子体进行了发射光谱在线诊断以表征此放电体系,旨在为优化用于未来工业生产的等离子体甲烷偶联工艺参数打基础．主要介绍一种大气压下CH4＋H2放电等离子体电子激发温度在线诊断计算方法,此方法简便而又比较精确．修正了一个文献中曾用于诊断等离子体电子激发温度计算方程中的严重错误．     

激光与均匀大尺度等离子体相互作用中受激拉曼散射不稳定性的研究

研究了波长为810 nm、脉宽为0.81 ps的圆偏振激光脉冲与毫米量级的一维均匀等离子体相互作用中受激拉曼散射不稳定性;利用一维粒子模拟程序分析了激光沿着靶传播过程中在不同位置的受激拉曼散射,以及激光强度和等离子体密度对受激拉曼散射不稳定性的影响;发现激光强度增强和等离子体密度的增加（1/4临界密度内）均能够促进受激拉曼散射的发展.研究结果可为点火试验的设计提供参考.     

锥形飞秒强激光等离子体中Compton散射的能量转换

应用相对论性电子与多光子集团非弹性碰撞模型和经典相对论电动力学理论,分析、计算了锥形飞秒强激光等离子体中多光子非线性Compton散射的能量转换.发现等离子体中的耦合激光场会引起能量转换效率的振荡,而静电场会降低能量转换效率.当高能电子与光子发生双光子非线性Compton散射时,电子能获得最大的能量转换效率.     

Compton散射下激光等离子体与自生磁场对电子的加速

应用电子与多光子集团非线性Compton散射模型,对多光子非线性Compton散射下激光等离子体和自生磁场对电子的加速进行了理论分析和数值模拟.结果表明,不仅由Compton散射光与入射光形成的耦合光以及耦合光与等离子体相互作用形成的自生磁场所构成的混合场能使做回旋共振运动的电子在较短的长度内加速到很高的能量,而且注入电子的初始参数及耦合光的参数对电子加速亦有较大影响.     

激光诱导锌等离子体的自吸收效应研究

在大气压环境下,利用Nd:YAG激光器烧蚀锌靶产生激光等离子体,通过时间分辨测量技术研究了Zn等离子体的辐射光谱特征.选择Zn原子的6条特征谱线分别研究了其自吸收系数在不同延迟时间下的变化情况.结果表明,在等离子体演化的1 000 ns左右,等离子体基本满足光学薄的条件,随着等离子体的冷却,自吸收系数逐渐减小,自吸收效应增强.此外,在考虑自吸收效应后,文中还计算了等离子体中的电子数密度与电子温度,与考虑自吸收修正前的电子温度和电子密度相比,考虑自吸收效应后等离子体中的电子温度和电子数密度均变小.     

Al、Ti、Cu、Mo和Au类氦离子光谱跃迁的理论研究

采用广义平均能级EAL模型和相对论量子力学GRASP2程序,考虑到核的有限体积效应、磁场效应、Breit和QED效应等修正,系统地计算了Al、Ti、Cu、Mo和Au类氦离子光谱跃迁的跃迁波长、跃迁几率和振子强度,所得结果和实验数据及其它计算值进行了比较.计算结果表明:在ICF和MCF高温激光等离子体中,类氦离子光谱的跃迁几率过程不能被忽视,可用来诊断稠密等离子体的磁场效应.     

共面不对称几何条件下Xe 4d(e,2e)反应的理论研究

采用标准的扭曲波玻恩近似理论和修正后的扭曲波玻恩近似理论,计算了共面不对称几何条件下Xe 4d轨道(e,2e)反应的三重微分截面.散射电子能量为1 000 eV,敲出电子能量为100 eV,散射电子角度分别固定在2°和8°.理论计算与Avaldi等人的实验结果和理论计算进行了比较,发现两出射电子之间的后碰撞相互作用很弱,考虑极化效应会造成理论计算与实验结果产生很大差别,同时,散射电子和束缚电子之间的交换作用在反应过程中起着重要作用.     

等离子体电子温度的光谱计算

文章介绍了在满足局部热力学平衡条件下测定等离子体电子温度的谱线绝对强度法、双谱线法、多谱线斜率法、双示宗元素等电子谱线法、Saha法等多种发射光谱法,并探讨了这些方法在等离子体电子温度诊断中的应用,旨在为实际电子温度的计算过程中选择合适的等离子体诊断方法提供参考.     

电子回旋共振等离子体静电探针诊断技术研究

采用Langmuir静电单探针和双探针诊断技术对微波电子回旋共振(ECR)装置产生的低温低气压氮气等离子体进行诊断.测量了等离子体密度随微波功率,轴向距离,径向距离的变化关系以及电子温度随轴向距离的变化关系.采用3种不同理论计算等离子体密度;分别采用单探针与双探针测量电子温度.结果表明,由饱和电子电流计算得到的电子密度与由受限轨道理论计算得到的电子密度相一致,约为1×1010/cm3,而由饱和离子电流计算得到的电子密度在2×1010/cm3左右;由单探针测量的轴向电子温度最高可达7 e V,而双探针的测量值最大仅为4.5 e V.越靠近离子源处,这一差异性越明显.然后引入Langmuir受限轨道理论对这些差异现象进行分析,提出电流分离的思想,将电子电流与离子电流分离,证明了受限轨道理论在ECR等离子体中的适用性.通过利用电流分离思想除去离子电流的方法得到负偏压部分的电子电流,解决了使用单探针测量电子温度时直线部分不明显的问题.     

玻耳兹曼和萨哈玻耳兹曼法测量Ti等离子体电子温度的实验研究

电子温度是表征激光等离子体特性的主要特征参数,对等离子体电子温度的诊断可进一步深入理解等离子体内部的反应机制及其变化过程．激光诱导击穿光谱技术（LIBS）作为一种新型的等离子体诊断技术,可应用于等离子体各种性质的研究和参数的诊断．大气压环境下产生的等离子体一般被看作处于局域热平衡状态,可以用玻尔兹曼或萨哈玻尔兹曼法确定电子温度．笔者介绍了玻尔兹曼和萨哈玻尔兹曼确定电子温度的两种方法,通过对实验得到的Ti等离子体发射光谱分析,发现两种方法得到的电子温度往往存在差异,且在玻尔兹曼法中利用中性原子和离子得到的电子温度也往往不同,在文章中对这些差异进行了解释．     

关于相对论性热力学公式dQ=dE+PdV-■·d■

本文全面细致地分析了相对论性热力学公式。dQ=dE+Pdv-■·d■结果是只有d■=dQ■/C~2,dE-■·d■=dU时才不违肯能量守恒原理,亦即公式变成dQ=dU+pdv。并证明■·■作为外力所作的功必等于零。此时,dE=dU,公式亦变成dQ=dU+pdv,温度的洛伦兹变换为T=(1-v~2/C~2)~(-1/2)T_0。     

低能正电子与氦原子的弹性散射

对电子与氦原子相互作用的模型势进行了修正.用修正前后的模型势计算低能电子被氦原子散射使得S分波相移与实验结果一致,把同样的模型势(忽略交换势)应用到低能正电子被氦原子散射,得到了低能正电子的分波相移、弹性散射截面、动量转移截面.结果表明,用修正后的模型势所得到的结果与实验值符合得很好.从而说明对模型势的修正是合理的.     

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.     

激光大气等离子体电子温度的空间分布特性

利用Nd：YAG激光器产生的1．06μm激光束（脉冲能量为500mJ，脉冲宽度为10ns，重复频率为10Hz）聚焦形成长约为8cm直径为5cm的激光大气等离子体柱，用光谱测量的方法，分别治平行于激光柬方向和垂直于激光束方向探测了该等离子体柱的空间分辨光谱，并由此反演得出电子温度空间分布特性．实验结果表明：激光大气等离子体中各种离子和电子呈橄榄形分布，即沿激光束方向分布不对称，而垂直激光柬方向对称分布，最高电子温度约为3000K．此结果对了解激光大气等离子体中各种处在不同状态的原子、分子和离子的空间分布特性提供了依据，进一步揭示了激光大气等离子体的微观结构．     

激光诱导Ni等离子体电子温度、电子密度的空间演化特性研究

在350-600nm波长范围内测定了激光烧蚀Ni等离子体中Ni原子的空间分辨发射光谱.由发射光谱线的强度和STARK展宽分别计算了等离子体电子温度和电子密度,并由实验结果讨论了激光等离子体的空间演化特性.     

激光等离子体加速电子与固体靶相互作用产生相对论正电子的模拟计算

通过理论分析,建立了激光等离子体加速电子与固体靶相互作用产生相对论正电子的物理模型,以及Geant4模拟程序.以100 Me V量级的激光等离子体加速电子束参数为输入,模拟研究了不同靶材和靶厚条件下正电子束的产额、能量、角分布等主要物理参数.结果表明:金靶和钽靶是较优秀的电子—正电子转换靶材;对于相同的金属靶材面密度,正电子产额与原子序数Z的四次方成正比,与原子质量数A的平方成反比,即Ne+∝(Z2/A)2;对于不同的靶材,正电子产额有Ne+∝d2,其中d为靶材厚度,但仍存在一个最佳靶厚度.与利用拍瓦、皮秒激光束与固体靶相互作用产生正电子束的方案相比,利用本方案有望获得更高能量以及更小角发散的相对论正电子束,其流强可达107/shot.     

激光产生的硫等离子体2s—2p光谱及分析模拟

利用双脉冲激光等离子体光谱技术测量了激光作用于高纯度硫靶产生的16~24nm波段的发射光谱,分析发现谱线主要来自Sq+(q=7,8,9,10)离子的2s—2p跃迁.基于稳态碰撞辐射模型和激发态离子数布局满足归一化玻尔兹曼分布的假设,计算了不同离化态硫离子在不同等离子体温度和电子密度下的布居数,在不同电子温度下模拟了等离子体光谱,并通过与实验光谱比较确定了等离子体参数.     

激光等离子体相互作用中产生的磁场与电子热传导

本文应用三维相对论电磁粒子模拟程序,研究超强超短脉冲激光与等离子体薄靶的相互作用中产生的磁场与电子热传导。研究结果表明,被激发的磁场使电子束在非常短的距离内沉积能量,同时对在激光有质动力推开电子时形成的电子热流产生抑制作用。对这些物理过程的细致研究对更好的理解快点火物理中自生磁场的产生,快电子输运等过程有重要意义。     

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.