收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

碰撞等离子体中电磁波传播及微波探针研究

王慧慧  
【摘要】: 本文主要从理论上对电磁波和等离子体相互作用进行了数值计算,详细分析了电磁波在等离子体中的传播的幅度和相位信息;从实验上提出了两种新的诊断局域等离子体密度的工具。 我们利用MAFIA软件模拟了电磁波在强碰撞和非均匀等离子体中的传播,对微波的幅度和相位进行分析。可知电磁波的衰减只与传播路径上的等离子体密度积分有关,与密度剖面形状无关。并且提出了可以利用微波测量等离子体密度剖面的方法。此外,模拟说明此时衰减与碰撞频率成反比,给实验上利用此特性诊断碰撞频率提供了理论依据。最后,对二维斜等离子体层和三维球形等离子体进行模拟,发现脉冲波包穿过等离子体时,传播方向不变,只是幅度衰减,所以电磁波在三维分布等离子体中传播可由WKB近似解决,并且三维问题可简化为一维问题进行计算解决,大大简化今后的工作。 解析从电磁波色散方程出发,对电磁波的衰减和相移计算,将等离子体分为三个区:反射区,透射区,碰撞平台区,其中碰撞平台区又因为碰撞的强弱而分为强碰撞平台区和弱碰撞平台区,给出了划分依据,并分别针对每个不同区域,详细分析了电磁波在各区域衰减和相移与电磁波频率、等离子体密度以及碰撞频率之间的关系。在这里,强调了驰豫频率的重要性。 所有的理论工作都为今后微波诊断等离子体的实验研究提供了理论基础。 提出了一种具有高分辨率的局域诊断等离子体的密度的新方法—微波点天线,这种诊断方式避免了碰撞和鞘层影响,并且在实验中将测量气压提高到了几百帕,空间分辨率达到了毫米量级。微波点天线是利用同轴电缆线的终端制作而成,因为其物理尺寸小,所以可以将其伸入等离子体内部,利用微波在等离子体中的传播出现的截止现象进行等离子体密度的诊断。我们对诊断结果进行了分析,认为利用截止频率来诊断等离子体密度从原理上是可行的,并且截止区透射系数随频率的变化主要由等离子体的密度梯度决定。另外,利用已有的微波干涉法和双探针对测量结果进行了验证,说明微波点天线不仅是有效的等离子体密度的诊断工具,还可以利用其精确性对双探针测量进行标定。 基于天线的发射性质,提出一种新的等离子体密度的诊断工具――微波单极子天线。从理论、实验、模拟三方面介绍并验证了此种方法的可行性。从理论上分析微波单极子天线的发射性质和周围介质的介质常数之间的关系,从而为单极子天线作为一种诊断工具提供了理论基础。在实验上,对微波单极子天线的制作,发射性质做了详细的测量和分析,提高了微波单极子天线作为诊断工具的测量性能,并在非色散介质中进行了可行性证实。在诊断不同气压的等离子体密度上,微波单极子天线得到了和静电双探针测量一致的结果,从而从实验上证明了微波单极子作为一种诊断等离子体密度工具的可行性。我们还从测量原理上,提出了碰撞修正因子,对微波单极子天线测量等离子体密度提出了碰撞修正方法,对其测量结果做出了碰撞修正。此外作为一种新的诊断工具,从实验上对其测量精度、分辨率进行了分析和讨论。除了实验,还利用模拟验证了此种方法的可行性,并且通过模拟,提出了微波单极子天线的鞘层修正方法和并对其空间分辨率进行了分析。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘凯;金属中的等离子体振荡[J];安徽理工大学学报(自然科学版);1986年02期
2 陈经常;;一种新的等离子体下混杂振荡[J];江西师范大学学报(自然科学版);1986年04期
3 王文祥,杨武洋,唐方头,刘勇,汤寒松;对Petro-Sonde岩性探测技术有关理论的探讨[J];地球物理学进展;1997年03期
4 杨心亮;王文澄;章志鸣;;利用等离子体振荡激元以研究表面薄层的光学性质[J];中国激光;1983年Z1期
5 李伟;邱景辉;索莹;邓维波;;降低电磁波在再入等离子体中衰减的仿真分析[J];宇航学报;2010年03期
6 徐慧;盛政明;张杰;;相对论效应对大振幅电子等离子体振荡破裂影响的数值模拟[J];物理学报;2007年02期
7 孙大明;;正向磁控式冷规低压放电机理的研究[J];安徽大学学报(自然科学版);1992年04期
8 何琴淑,周又和,郑晓静;带电沙粒的散射场及其对电磁波传播的影响[J];中国科学G辑;2005年03期
9 汤叔楩;;注入到外电场的正负电子对的静电不稳定性[J];北京理工大学学报;2005年S1期
10 吴超;何建国;;大气降水引起的电磁波的衰减[J];现代电子技术;2006年07期
11 秦幼明;吴荣光;;中频电磁波在三层介质模型矿井中的传播特性[J];煤炭学报;1986年02期
12 詹康生,胡萍,刘少斌;自由电子密度对等离子体隐身的影响[J];石河子大学学报(自然科学版);2005年04期
13 钱定榕;窄禁带N型掺杂HgCdTe中自由载流子的奇特性质[J];红外与毫米波学报;1991年02期
14 王彬;谢文楷;;等离子体加载耦合腔慢波结构色散分析[J];物理学报;2007年12期
15 严碧波;;电磁波在组合介质中传播的二维数值计算[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2010年02期
16 程永喜;董有尔;;基于Matlab实现纳秒脉冲气体放电波形的分析与处理[J];山西大学学报(自然科学版);2010年03期
17 刘会丽,张志东,魏占永;隧道壁湿润引起电磁波衰减率变化的研究[J];西安科技大学学报;2005年03期
18 杨靖,李景镇,孙秀泉,龚向东;硅烷低温等离子体阶跃响应的仿真(1)[J];物理学报;2005年07期
19 朱维和;;“光子加速器”使激光增能[J];大自然探索;1990年03期
20 钱定榕,俞兵;窄禁带半导体等离子体反射边的研究[J];量子电子学报;1992年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高亮;程诚;陈龙威;倪国华;孟月东;;常压射流冷等离子体振荡辐射法诊断电子密度及其粒子行为特性研究[A];第十五届全国等离子体科学技术会议会议摘要集[C];2011年
2 李海容;王顺金;;超短激光脉冲在空气中形成的等离子体细丝的transition-Cherenkov太赫兹辐射[A];第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集[C];2009年
3 陈红艺;杜春光;李师群;;左手材料中原子的自发辐射[A];第十二届全国量子光学学术会议论文摘要集[C];2006年
4 武桦;贾怀义;;空圆隧道中高频电磁波传播特性[A];2005'中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集[C];2005年
5 汤叔楩;;注入到外电场的正负电子对的静电不稳定性[A];中国物理学会静电专业委员会第十二届学术年会论文集[C];2005年
6 韩梅;于师建;刘广亮;;基于频移的煤岩介质电磁波衰减数值模拟研究[A];中国地球物理学会第22届年会论文集[C];2006年
7 向长淑;曾燕萍;潘裕柏;郭景坤;;碳纳米管/石英复合材料的制备及其电磁波衰减性能[A];2006年全国功能材料学术年会专辑(Ⅲ)[C];2006年
8 康建宁;;电磁波探测煤层突出危险性机理的研究[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2004年学术年会论文集[C];2004年
9 鄂鹏;于达仁;;磁场轴向梯度对霍尔推力器放电特性的影响研究[A];第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集[C];2009年
10 尹益三;;计算机电磁辐射泄密及其防护[A];第六次全国计算机安全技术交流会论文集[C];1991年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王慧慧;碰撞等离子体中电磁波传播及微波探针研究[D];中国科学技术大学;2009年
2 袁志亮;井间声波电磁波层析成像技术应用研究与软件研发[D];中国地质大学(北京);2007年
3 程为彬;高强度气体放电灯电子镇流技术研究[D];西安理工大学;2007年
4 俞晓正;微颗粒表面磁控溅射镀膜研究[D];北京航空航天大学;2008年
5 蔡洪波;超强激光与固体靶相互作用中的能量吸收机制以及10~9高斯准静态磁场的研究[D];中国工程物理研究院;2007年
6 于师建;复杂结构声波电磁波层析成像方法和应用研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
7 鄂鹏;霍尔推力器通道内磁场对放电特性的影响研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 谢玄;多组分微纳米复合核壳结构磁性功能微球的制备与性能研究[D];华东理工大学;2012年
9 史志成;多孔金属陶瓷微结构调控及双负机理[D];山东大学;2013年
10 魏立秋;霍尔推力器中励磁与放电耦合振荡研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 万杰;Tl_2Ba_2CaCu_2O_8高温超导薄膜人工周期结构的太赫兹响应[D];南京大学;2012年
2 法朋亭;电磁波在强碰撞弱电离等离子体中的衰减[D];大连理工大学;2008年
3 倪杨;放电通道振荡特性分析及其蚀除机理的研究[D];上海交通大学;2009年
4 耿华运;极低初始密度疏松材料冲击响应特性理论研究[D];中国工程物理研究院;2001年
5 吴蕾蕾;等离子体加载周期慢波结构[D];电子科技大学;2007年
6 吕旺春;PANi,PANi/T-ZnOw复合材料的合成及其电磁学特性研究[D];西南交通大学;2007年
7 马丽华;磁场电火花复合加工中磁场发生装置设计及加工机理研究[D];太原理工大学;2008年
8 张大志;多频谱干扰材料复合技术及性能研究[D];南京理工大学;2012年
9 李玮翔;角度型表面等离子体振荡传感系统特性研究[D];清华大学;2011年
10 沈坚;一种发烟剂用可膨胀石墨的化学镀改性[D];南京理工大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 迟玉光 陈涛;鹰击夜空 织就联合防空网[N];解放军报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978