带电粒子在等离子体中传输特性的模拟研究

发布时间：2021-10-11 01:15

　　带电粒子与等离子体的相互作用一直是人们关注的一个热点问题。这是因为这些研究无论在基础研究方面还是实际应用方面都有很重要的价值。在基础研究方面,这些研究可以让我们更深层次地了解等离子体的内部物理性质,包括等离子体中的原子物理、等离子体的极化行为等。在实际应用方面,这些研究可以用于等离子体诊断、中性束加热磁约束聚变等离子体、等离子体透镜、重离子束驱动产生高能高密度物质或惯性约束聚变,利用等离子体技术设计未来加速器等。基于以上考虑,本文对带电粒子在背景等离子体中的传输特性,包括其中的碰撞动力学、尾场效应、能量沉积、聚焦效应,进行了详细研究。在第一章,本文首先阐述了带电粒子与等离子体相互作用的研究背景以及研究进展,并提出本文的研究目的。在第二章,本文采用自行编写的等离子体环境中的经典轨迹蒙特卡洛软件（CTMCIP）,研究了带电粒子在量子等离子体中的重离子碰撞过程,包括:电子俘获过程和直接电离过程。对于电子俘获过程的模拟研究发现:在弱屏蔽参数下,量子等离子体屏蔽效应使得电子俘获截面轻微下降;然而,在强屏蔽参数下,电子俘获截面随着等离子体屏蔽参数增加迅速减小。对于直接电离过程的模拟研究发现:量子等... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

典型的理想经典等离子体存在的参数空间1．2．1带电粒子在真空中的重离子碰撞过程

其中与等离子体中的电子、离子及原子的库仑碰的能量。激发等离子体波是长程相互作用损失的能量。代初，德国 GSI-Darmstadt 首先开始了这方面的研究。19能强流重离子束在固体靶中的流体动力学运动方程，并现象的研究。最近几年，带电粒子在高温致密的激光等程也逐渐开展。经过理论和实验研究发现[28][29]，带电粒损失远大于在固体靶中的能量损失，如图 1. 2 所示。图hr[62]公式计算的带电粒子在等离子体中的能量损失，较低式计算的带电粒子在固体中的能量损失。从图中可以看体中的能量损失显著地高于在固体中的能量损失。这是电子（激发等离子体尾场）比固体中的束缚电子更容易俘获或激发）。

粒子（电荷态为Zb，速度为vb）与等离子体（电子）的相互过程中，J. D’Avanzo, I. Hofmann, 和 M. L表示单个带电粒子与等离子体的相互作用强度。他中ND表示等离子体德拜球内的电子数。前应用领域中我们感兴趣的等离子体区域，包括惯约束聚变等离子体区，激光产生等离子体区，电子外，图中还画出了对于入射离子电荷态为 1、10、直线。由图中可以看出，对于固定的入射离子电荷体区域分成了两部分：曲线上半部分（Z<1，弱耦是图中标注的经典的碰撞较少的区域），曲线下半部性能量损失，也就是图中标注的经典的但是碰撞较多


本文编号：3429508