两种电子温度等离子体系统中的电子束流不稳定性

在一个包含两种不同温度电子的等离子系统中,用一维全粒子模拟模型研究电子束流不稳定性.在模拟模型中,考虑了离子与电子的实际质量比与将离子看成是静止不动的背景离子相比,在一维全粒子模拟中噪声要低,并且由于离子的原因电子束流不稳定性变弱.由于电子速度分布出现的平台和一维全粒子模拟模型中电子洞的形成使得孤波产生,在模拟中该孤波沿着电子束流的反方向传播.     

电子回旋脉塞等离子体粒子模拟的理论研究

提出了基于波函数分析的有源缓变轴对称圆波导TE模式电子回旋脉塞场的展开方程,采用电磁型等离子体粒子模拟技术和有效电流分配法将电子注看作电流源,研究了归一化的电流密度方程和带电粒子运动方程,并利用单极近似和蛙跳算法在空间和时间上给出了场的变化、带电粒子的动能和位置的更新形式.阐述了理论分析过程,为数值模型奠定了基础.     

磁化等离子体中电磁双流不稳定性

本文利用等离子体的磁流体模型在同时考虑到稳恒约束磁塌B(?),离子和电子温度T_i 和T_e 的情况下,由磁流体方程组出发,给出了电磁双流不稳定性的普遍色散关系.先对几种简化情况进行了理论分析,结果表明,不同形式的电磁不稳定性的激发条件,对温度的敏感程度是不同的,有的低于静电不稳定性,有的则相当.最后对电磁(?)旋波不稳定性的色散关系进行了数值计算,获得了这种不稳定性在K 空间的区域和激发这种不稳定性的最佳值。     

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.     

类氖和类钠钨离子LMM双电子复合过程的研究

基于相对论组态相互作用理论方法,系统研究了类氖和类钠钨离子的LMM双电子复合过程(DR).考虑了电子关联效应、Breit相互作用、QED等效应,计算给出了LMM-DR过程相关的W63+,W62+离子单、双激发态的能级和相关的辐射、Auger几率,以及DR过程的强度和截面.基于理论计算,对Tokyo-EBIT实验测得的1.0~5.0keV能区的X射线谱进行了模拟和分析,理论计算很好地模拟并标识出了实验谱中来自W64+和W63+离子的共振峰.     

混合离子电子传输理论及其在固体氧化物导体中的应用

混合离子电子导体（MIECs）作为一种重要的电催化剂,广泛应用于各类电化学反应装置中,如可逆固体氧化物燃料电池,可充放电的金属–空气电池以及透氧膜等。MIECs可同时传导离子和电子,是其具有电催化活性的关键。为了开发高性能混合离子电子导体,我们需要深入理解该类材料内在的传导机制。本文将基于不可逆过程热力学,系统介绍传统的离子/电子传输理论,并简要综述该理论在具有氧空位缺陷及空穴/电子导电性的金属氧化物中的应用。本文将以CeO₂-基和LaCrO₃-基氧化物材料体系的研究为主,简述离子/电子传输理论的应用实例,如预测混合离子电子导体中的氧分压梯度分布,电化学离子/电子泄漏电流,以及外部负载电流对泄漏电流的影响。     

载流等离子体中的修正双流不稳定性

本文研究载流等离子体中的修正双流不稳定性.我们从Braginskii 流体方程组出发,考虑了密度梯度和电子成分与离子成分之间的碰撞相互作用,导出了一般色散关系,本征频率和增长率的公式.结果表明,粒子的热效应使得本征频率增加,并且在一定的参范围内,它对该模起解稳作用.最后,我们给出了不稳定性增长率对于传播方向,粒子漂移速度,密度梯度以及温度的依赖关系和数值结果.     

高斯电压驱动大气压氩气介质阻挡放电的特性研究

本文采用一维自洽流体模型理论研究了高斯电压驱动下大气压氩气介质阻挡放电的放电特性.在特定的频率、振幅和气隙间隔条件下,得到了气隙电压和放电电流随时间的变化关系,以及放电气隙中电子、离子和电场的空间分布特征.模拟结果表明,高斯电压驱动下的大气压氩气介质阻挡放电是一个多电流脉冲放电,存在两种放电模式:汤森模式和辉光模式.在每半个放电周期内,放电经历一个在汤森模式与辉光模式之间的转变过程,气隙空间电荷和介质表面电荷是造成放电模式转变的主要因素.此外,下降沿残余电流峰的出现,是源于上升沿放电残留了大量的空间电荷.上述仿真结果为等离子体在材料表面处理、污染治理,以及生物医学等领域中电压激励源的设计提供了新的思路.     

KMAX实验装置中的重点研究问题

磁镜或类磁镜结构的装置是实现聚变能源商业化的一支潜在力量.然而,轴向粒子损失和MHD(magnetohydrodynamics)不稳定性制约了磁镜的发展.现代磁镜理论提出了使用串节磁镜联合动理学stabilizer的解决方案.由一个中心磁镜两个子磁镜组成的KMAX装置将探索在全对称磁场结构下上述理论的可行性.同时,我们结合旋转磁场(RMF)在Rotamak和场反装置的成功经验,提出一种利用RMF捕获逃逸粒子的新的两端磁镜改性方法.这种方法区别于使用单一电场约束逃逸离子的一般串节磁镜.除此之外,KMAX也将开展与空间等离子体相关的磁场重联、Alfven波加热等基础等离子体现象研究.     

合肥光源储存环相干太赫兹辐射的短束团运行模式设计（英文）

相干太赫兹辐射已成为很多基础科学和应用科学研究的有力工具.给出了合肥光源改造工程电子储存环(HLS-Ⅱ)相干太赫兹运行模式的详细模拟过程.低动量紧缩因子模式和谐波腔模式是这里用于产生相干太赫兹的两种方法.还讨论了短束团运行模式中存在的问题,包括不稳定性引起的流强阈值、辐射功率以及纵向相空间的阻尼过程等.     

脉宽对飞秒激光辐照产生温度场的数值模拟

为了研究脉冲宽度对飞秒激光辐照金属后产生的电子和晶格温度场以及平衡时间的影响,基于双温耦合理论,采用有限元方法,考虑激光的空间和时间分布,数值模拟高斯分布的飞秒激光辐照金属表面产生的温度场.给出了双温方程及数值模型,得到金属材料中电子和晶格的温度场.结果表明飞秒激光的脉冲宽度不仅影响某一点处电子和晶格温度的上升速度和最...     

电子碰撞激发过程的相对论扭曲波理论研究

介绍了本课题组在基于多组态Dirac-Fock理论方法基础上发展的研究电子-离子(原子)碰撞激发过程的全相对论扭曲波方法,给出了利用这种方法对氦原子和类氦离子、锂原子、类铍离子、类氖离子、类镍离子以及氙原子的电子碰撞激发过程的最新研究成果.     

电流型电子模拟负载的设计与实现

提出了一种基于电流型PWM整流器实现电能反馈型电子模拟功率负载系统的新方法,所研制的电子模拟功率负载在实现电能的再生馈网时功率因数趋近于-1.0,且电压和电流谐波满足IEC1000-3-2标准.实验结果证实了该方案能很好的解决直流电源及蓄电池等的试验问题.     

锂离子电池隔膜材料中离子扩散问题的随机行走模拟

基于自主开发的随机行走模拟软件对锂离子电池隔膜材料中离子扩散问题进行了模拟研究.系统地考察了驱动电势、隔膜平均孔径以及隔膜骨架与离子之间的弱相互作用等因素对锂离子扩散行为的影响.结果表明,锂离子在隔膜材料中的扩散受离子驱动电势和孔道平均孔径影响较大.该研究为锂离子电池设计与优化提供一定的理论参考.     

基于载流子双极输运的二极管电流模型

讨论在考虑过剩多子、双极漂移、双极扩散以及丹倍电场作用下p-n结载流子的输运问题.采用不同于传统肖克莱理论的方法,从过剩多子角度入手,以长基区p+-n结的n型准中性区为例,研究了其中的载流子输运.在考虑双极扩散和双极漂移过程后,指出因双极扩散而产生的丹倍电场在调节载流子输运中的重要作用,并用实验测量、理论分析和数值模拟方法对双极输运和丹倍电场与过剩多子之间的关系加以验证.指出在一个扩散长度内多子电子的漂移电流受到丹倍电场强有力的调节作用.提出了考虑丹倍电场后的漂移电流以及另外三种电流分量和总电流模型,其结果和数值模拟相符,这一模型有助于更加全面准确地理解半导体p-n结理论.     

强激光在非均匀磁化电子-正电子-离子等离子体中的传播

利用相对论双流体模型研究了左旋圆偏振强激光在非均匀磁化电子-正电子-离子(electron-positron-ion,EPI)等离子体中的传播.通过考虑相对论效应和有质动力效应,系统的控制方程简化为一个包含有磁场效应和密度非均匀效应的修正非线性薛定谔方程,并进一步研究了调制不稳定性.数值模拟结果表明:外磁场强度,正电子与负电子密度比值的增加以及等离子体密度非均匀性会增强激光束的聚焦和成丝,导致强烈的调制不稳定性和成丝不稳定性,并引起激光束与等离子体之间强烈的非线性相互作用,出现了许多非线性现象.     

低气压直流氩气辉光放电的数值模拟研究

建立了一维氩气直流辉光放电自洽流体模型,采用对流与扩散方程来描述带电粒子在间隙中迁移、扩散以及电子的能量变化过程,并考虑了空间电荷对电场的影响以及离子撞击阴极产生的二次电子发射作用.采用有限元法对放电模型进行数值求解,得到了放电电流随时间的演化波形,以及放电稳定后带电粒子的浓度与总通量密度的空间分布,同时也求得了电子能量与电场的空间分布.计算结果表明:加压25μs后,放电逐渐趋于稳定状态;当放电稳定后,在阴极位降区附近,离子密度比电子密度高几个数量级,在正柱区附近两者浓度几乎相等;电子能量在阴极位降区内达到峰值29 eV,而在负辉区及正柱区几乎保持不变;放电电流密度在阴极位降区主要由流向阴极的氩离子及其产生的二次电子所贡献,而在负辉区和正柱区,电子成了放电电流密度的主要贡献者.     

行离子对近地场向电流的影响

采用三维resistive MHD数值模拟方法研究了上行离子对近地磁尾场向电流的影响. 模拟结果显示起源于夜侧电离层极光椭圆带源区的上行离子沿等离子体片边界层进入磁尾, 对近地磁尾场向电流有着重要的影响. 上行离子对场向电流的影响主要在近地磁尾(15 Re以内); 场向电流密度随上行离子通量增加而增加; 在通量相同的条件下, 上行离子速度越高, 场向电流密度越高; 近地磁尾场向电流密度与上行离子的纬度密切相关, 来自电离层较低纬度接近闭合磁力线区域的上行离子流更容易引起场向电流密度的增强; 由上行离子引起的场向电流和By 磁场分量有直接关系. 最后进一步将上行离子引起的近地磁层场向电流密度与电离层高度的场向电流密度进行了比较.     

磁尾多元等离子体片振荡与磁脉动的模拟

在磁尾近赤道等离子体片区经常可以观测到可压Pc5脉动波～([1])。一般认为这种脉动波是由磁镜不稳定性产生的。Vaivds,et al.～([2])提出观测卫星相对磁镜结构的晃动可能是该脉动波的成因。本文运用磁尾多元等离子体片模型～([3])对含O～+离子情况下的等离子体片甚低频扰动进行了2.5维数值模拟研究。对等离子体片模拟区内的磁能、内能和动能等积分对应不同的O～+离子丰度的时间演化进行了模拟计算,发现在中磁尾等离子体片区存在着低频本征振荡。对O～+离子丰度为0.3时,一个振动周期内物理量场的2维分布特性的时间演化过程研究表明,该等离子体片振荡可描述为磁能与     

基于电流模技术的超高速BJT模拟开关

电流模理论和电流模技术是当代电子学先进的理论与技术 ,用电流模法设计模拟集成电路是模拟电子技术的重大突破。采用电流模理论和电流模电路设计超宽频带、超高速度模拟开关。介绍了电路结构 ,分析了电路的工作原理 ,给出了电路性能的仿真结果 ,并总结出了电路的主要特点 ,讨论了电路的设计问题。所设计的电路可以做成单片集成电路 ,也可以作为一个基本单元应用于大规模集成芯片中。