1 国防科学技术大学,理学院,湖南,长沙,410073
2 国防科学技术大学,计算机学院,湖南,长沙,410073
用2.5维粒子模拟程序模拟了超强激光与等离子体的相互作用过程,发现超强激光可以通过J×B加热机制加速电子并引起电荷分离,从而产生很强的静电场并形成电场势阱,电子在静电场势阱中振荡,被多次加速,使得高速电子被甩出势阱,进而增强电荷分离,然后静电场结构被破坏,静电势能传给电子.在此过程中,电子在此阱中作局域振荡,并且被J×B机制多次加速,激光的能量会有效地传给电子,使电子能量高达10MeV.这是一种新的电子加热机制,称之为局域振荡电子加热机制。
激光等离子体相互作用 粒子模拟 电子加速 局域振荡 Laser plasma interaction Particle simulation Electron acceleration Local oscillating
国防科学技术大学,理学院,应用物理系,湖南,长沙,410073
用2D3v PIC粒子模拟方法得到了超短脉冲超强激光与固体靶相互作用中高能离子产生的图像,并对其机理进行了研究.在靶前后表面都观察到了高能离子的产生,并诊断了离子能谱.模拟结果表明,在靶前表面所产生的高能离子,角分布较大,在向靶内输运过程中会损失能量;在靶后表面产生的高能离子,定向性很好,能获得很高的能量.模拟得到的离子能量和实验观测结果在量级上相符.
粒子模拟 超短脉冲超强激光 高能离子 Particle-in-cell simulation Ultrashort ultraintense laser pulse Energetic ion
1 国防科学技术大学,理学院,应用物理系,湖南,长沙,410073
2 中国科学院,上海光学精密机械研究所,上海,201800
对线极化、圆极化的超短超强激光脉冲与靶前有一段低密度预等离子体的固体靶的相互作用进行了理论和粒子模拟研究.激光通过有质动力加速机制加速预等离子体中的电子,研究了电子获得的最大能量随激光强度和预等离子体密度的变化.当激光脉冲与靶直接作用时,靶中的电子由于J×B机制而得到加速,所获得的能量比预等离子体中电子低.研究表明,在超短超强激光脉冲与固体靶相互作用中,预等离子体的存在有利于高能电子的产生.
超短超强激光脉冲 有质动力加速 预等离子体 高能电子 Ultra-short ultra-intense laser pulse Ponderomotive acceleration Pre-plasma High energy electron
1 国防科学技术大学计算机学院,湖南长沙,410073
2 国防科学技术大学理学院,湖南长沙,410073
介绍了自行研制的全电磁柱坐标粒子模拟程序的电流分配方法和金属爆炸电子发射边界的模拟实现,该电流分配方法满足电荷电流连续性方程,避免了繁琐的泊松修正,适用于复杂边界物理问题的模拟研究.基于此电流分配方法的基础上,给出了建立在高斯定理基础上的简单且易于程序实现的阴极发射边界算法.利用该程序对平面二极管电子发射现象的模拟结果证明了算法的正确性.
粒子模拟 电流分配方法 爆炸电子发射 电荷电流连续性方程 Particle-in-cell simulation Current density algorithm Explosion electron emission Charge and current continuity equation 强激光与粒子束
2003, 15(11): 1068
国防科学技术大学,理学院,湖南,长沙,410073
用2D3V PIC粒子模拟方法分析了超短脉冲超强激光在稀薄等离子体中激发尾流场的产生过程及电子在尾流场中的加速过程. "前向Raman 散射"使得激光脉冲沿传播方向拉长,脉冲的尾部变陡,它导致静电场的相速度和饱和时超热电子的最大动能明显减小,也使得激发尾流场的最佳脉冲宽度变小.
尾流场 前向Raman散射 有质动力 电子捕获 wakefield forward Raman scattering ponderomotive force electron trap
国防科学技术大学理学院应用物理系,湖南,长沙,410073
利用自行研制的 2 -1 /2维全电磁柱坐标粒子模拟程序对等离子体融断开关磁场渗透机制进行了模拟研究。模拟结果表明在磁场 Hall渗透机制特征长度远远小于等离子体离子的无碰撞趋肤深度的条件下,等离子体内部磁场渗透过程主要由电子流体运动的 Hall项来控制。对于等离子体空间分布存在较大的密度梯度的物理问题,必须考虑二维空间特性对磁场渗透速度的影响。在磁场已渗透经过的等离子体区域中,等离子体呈现非电中性,离子受静电场的作用会加速运动到达阴极,最终形成真空鞘层.
粒子模拟 等离子体融断开关 磁场渗透 particle simulation plasma opening switch magnetic field penetration
国防科学技术大学理学院应用物理系,湖南,长沙,410073
利用自行研制的2.5维全电磁柱坐标粒子模拟程序对高密度等离子体融断开关融断区域中的融蚀现象进行了模拟研究,详细地介绍了计算模型的建立以及复杂边界的算法处理。模拟结果表明在融断开关导通电流的最后阶段,由于磁压力、磁场渗透作用和非中性静电融蚀作用,在融断区域的阴极附近会形成一定宽度的真空鞘层。由于等离子体密度的下降以及初始真空鞘层的存在,使得即使只有较小的离子电流,融蚀机制也完全可以导致PEOS最终断开。
粒子模拟 等离子体融断开关 静电融蚀 真空鞘层 particle simulation plasma erosion opening switch
国防科技大学理学院应用物理系,湖南,长沙,410073
采用2.5维柱坐标粒子模拟程序研究了低密度等离子体融断开关(PEOS)工作过程中的物理现象,介绍了计算模型的建立和复杂边界的算法处理。模拟结果表明:在PEOS导通电流的过程中,电流通道最初在等离子体的发生器端形成,随着导通时间的增大而向负载端漂移,离子的空间分布并没有明显的变化；当PEOS发生断路时,等离子体离子的密度会迅速降低,并最终导致PEOS阴极附近的等离子体的密度接近为零,此时阴极电子完全受磁场箍缩作用而不能到达阳极,PEOS完全断开。
粒子模拟 融断开关 电流通道 particle-in-cell code plasma erosion switch current channel
用二维多时标全电磁相对论粒子模拟程序对高强度超短脉冲激光对等离子体的真空加热机制进行了模拟研究,给出了合理的物理图像.
高强度超短脉冲激光 真空加热 二维粒子模拟
