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非理想氩等离子体电子密度和不透明度理论研究

姜明  
【摘要】:随着实验技术和仪器的发展,近几年国内外开展了冲击压缩产生的非理想等离子体电子密度和不透明度的研究,其中在实验上已取得了一定的进展,但理论研究仍然非常不足。其主要原因是,非理想等离子体中粒子之间相互作用非常强,这种相互作用对等离子体的影响非常大,所以对非理想等离子体的研究,首先必须合理处理粒子之间相互作用的影响。由于非理想等离子体中粒子之间相互作用具有多样性和复杂性,这为我们从理论上合理处理这种相互作用带来了较大的困难。所以至今为止,国内外对非理想等离子体电子密度和不透明度的认识都非常有限,而且大量的认识来自于实验。因此,从理论上开展非理想等离子体电子密度和不透明度的研究,建立适用于非理想等离子体的理论模型已成为目前国内外关注的问题。针对这种特殊环境下的等离子体,本文采用了屏蔽氢理论对温度T~2.0eV—1.0eV,密度ρ~0.001g/cm~3—3.0g/cm~3,即,低温、低密到高密大变化范围内的非理想氩等离子体电子密度和不透明度展开了系统的理论研究,探讨了非理想氩等离子体电子密度和不透明度的特性和规律,以及非理想氩等离子体中粒子之间相互作用对电子密度和不透明度的影响。本文从理论上对非理想氩等离子体电子密度和不透明度的系统研究,在目前国内外尚属首次。这些研究有助于我们对非理想等离子体这一新领域的认识。 本文首先对等离子体电子密度四种理论模型的成立条件、计算结果作了分析,探讨了用这些模型计算非理想等离子体电子密度的合理性和可行性,以及本文采用局部热动平衡下的平均原子模型研究非理想氩等离子体的合理 四川大学博士学位论文 性。 在局部热动平衡的平均原子模型下,用S哪模型计算了非理想虹等离子 体的电子密度,得到了较好的结果.并对温度T’~ 2.oev,密度问.001幼油钾 -刃.5妙rn月非理想组等离子体电子密度和平均离化度作了系统的研究,探讨 了粒子之闻相氛作用对电子密度的影响,上述研究在国内外没见相关报道。 针淆名HM模型对弱非理想等离子体电子密度的计算结果偏高的不足, 我们把平均离子概念应用于Debye.HuCkel模型中,创新性地给出了平均离子 Debye模型,并用平均离子D比ye模型替代了SHM模型中处理能级下移的 离子球模型,计算了温度T~2刀‘v、密度为问.001 g/em3一59/时弱非理 想氢等离子体的电子密度,得到了比离子球模型更好的结果。这一研究成果 发表在国外文献:J ofpl斑赵坦Phyaics,并已被Sa收录. 本文用SHM模型计算的原子参数为数据,计算了非理想氮等离子体在温 度为T‘2.oev,密度问.001妙m3--刃.5妙m3的不透明度,得到了与实验相 符的结果。与此同时,本文又用该模型计算了冲击压缩液态氛在温度 T==0.gev,密度P~1;。协功3一3.0创cm3、的不透明度,得到了与实验一致的结 果,此项研究在目前国内外尚属首次。。 由于SHM模型计算的非理想氢等离子体自由一自由吸收系数结果较好, 以及非理想等离子体自由一自由吸收对不透明度贡献非常大的特点,本文用 SHM模型首次系统地计算了不同温度、密度区域非理想氢等离子体的自由- 自由吸收系数,探讨了非理想兔等离子体自由·自由吸收系数随温度和密度的 变化,这有助于我们对非理想等离子体不透明度的认识。 针对S哪屏蔽氢模型仅与主里子数n有关,不能给出45~sp不透明度峰 值的不足,本文用我们改进后的S甩几模型计算了非理想氢等离子体的束缚- 束缚吸收系数,并替代了SHM模型计算的束缚一束缚吸收系数,给出了屏蔽氢 模型计算不透明度的新方法。用我们给出的新方法计算的非理想氢等离子体 不透明度得到了与实验相符的不透明度峰值,其结果好于目前公认较好的 HOPE代码计算值。 上述所有的计算程序均由本人编写。 关键词:非理想红等离子体电子密度不透明度


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