《離子束—本底電漿系統中離子波動模式的實驗研究》是依託中國科學技術大學，由馬錦秀擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：離子束—本底電漿系統中離子波動模式的實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馬錦秀
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
離子束—電漿系統中的集體波動和不穩定性問題是一類典型的基礎研究課題，對此研究不僅具有重要的學術意義，而且在聚變電漿、空間電漿、低溫電漿技術等領域具有現實意義。該系統中在無磁場情況下有關束不穩定性和離子波動模式激發的實驗研究均沿順流(離子束運動)方向，尚無逆流方向的結果，在有磁場情況下有關靜電離子迴旋波(EICW)的實驗研究均在細長的Q-machine中進行，波沿橫向(垂直磁場方向)的傳播區域極小，激發方式均採用常規的軸向電流驅動。針對這些問題，結合課題組近期有關離子束上下游(逆流和順流方向)離子聲波傳播出現反常現象的預研實驗，本項目擬在雙電漿裝置中開展逆流和順流方向離子波動模式的激發、傳播和與束離子相互作用的研究，並在穩態磁鏡裝置(大橫向傳播區域)中開展EICW的傳播特性和非常規激發(外加信號橫向驅動)機制的研究。
結題摘要
離子束-電漿系統中的波和不穩定性是人們廣泛關注的基礎研究課題，以往的實驗對順流方向的本徵模有所研究，但對可能出現的“贗波”以及逆流方向的波動均未研究。垂直磁場方向傳播的靜電離子迴旋波是一類有重要套用的本徵模，過去這方面的實驗大多是研究電流驅動的不穩定性，對波的外部激發及脈衝傳播研究甚少。本項目開展了離子束-電漿系統中順流和逆流方向“贗波”和本徵模的同時激發、傳播、及其相互作用，以及磁化電漿中脈衝和連續的靜電離子迴旋波的激發和傳播等研究，取得如下重要結果：1、在離子束-電漿系統中，使用ramp驅動電壓，可同時激發並辨別出贗波(迸發離子)信號和本徵模信號。在順流方向同時激發出贗波和快、慢波以及本底離子聲波，其中贗波有兩種：在離子束馬赫數較高情況下觀察到起源於本底離子的贗波，而在馬赫數較低情況下則觀察到起源於束離子的贗波。在逆流方向發現只存在起源於本底離子的贗波和本底離子聲波。2、通過調節驅動信號的上升時間或幅度，可控制迸發離子(贗波)信號的速度，使之接近本徵模信號的傳播速度，在離子束-電漿系統的上下游均觀察到迸發離子與本徵模的相互作用。3、在微波ECR放電產生的發散型電漿中，採用相同方法激發離子波動，沒有觀察到任何贗波信號。4、在磁化電漿中，使用外部驅動方式成功激發出脈衝和連續的靜電離子迴旋波並觀察到波形演化。實驗獲得的脈衝和連續波傳播速度對磁場的依賴關係只在較小的磁場範圍內與理論模型給出的群速度和相速度符合，在較強磁場下實驗與理論結果有很大出入，提示需進一步探究。 贗波的激發和辨別以及迸發離子與本徵模相互作用等研究提供了直接觀察波-粒子相互作用過程的一種可能途徑，具有重要學術意義。靜電離子迴旋波的脈衝激發和傳播是以往未曾研究的新內容，是研究非線性波的基礎，具有重要基礎研究意義。
