逃逸电子和不稳定性波反常多普勒共振实验研究

利用电子回旋辐射诊断系统并结合其他相关诊断研究了HL-2A托卡马克中逃逸电子与波间的反常多普勒共振作用.结果显示:欧姆放电下提高等离子密度能抑制逃逸电子束的不稳定性,但等离子密度的再次降低导致逃逸电子又会激发不稳定性波,并耦合不稳定性波发生二次反常多普勒共振作用.利用统计方法分析了HL-2A上不同放电阶段逃逸电子反常多普勒共振阈值(ωpe/ωce)区间大致都在0.17-0.54范围内.此共振机制导致逃逸电子在速度空间被波散射,平行能量转化到垂直能量,pitch角增加,同步辐射功率增强,逃逸电子能量限制在反常多普勒效应的阈值能量附近.基于反常多普勒共振的逃逸抑制能有效减轻逃逸电子对装置第一壁的损坏.

负质量密度声学超材料的反常多普勒效应

能够按照人们的意愿控制声波的传播一直是研究者们想要解决的问题.一类由人工微结构组成的声学超材料吸引了研究者的注意,因为它具有许多天然材料所不能实现的奇特性质,例如负折射、平板聚焦和反常多普勒等.本文中,我们制备了一种二维的负质量密度声学超材料,在频率1560—5580 Hz范围内质量密度为负值,折射率在1500—5480 Hz范围内为负值,设计了一种测量多普勒效应的测试装置,测试了其在1200—6500 Hz内的多普勒效应.实验结果表明:在所制备的声学超材料负折射区域内,以声源的频率为2000 Hz为例,当声源靠近探测器时,探测器探测到的频率为1999.27 Hz,与声源相比有0.73 Hz的减小;而当声源远离探测器时,探测器探测到的频率为2000.68 Hz,与声源相比有0.68 Hz的增大,即在频率点为2000 Hz时,有明显的反常多普勒现象.对整个负区域内进行选点测量,发现在整个负区域内有宽频带的反常多普勒效应现象.

微波波段的反常多普勒效应的原理和实验研究进展

20世纪60年代科学家提出的反常多普勒效应,近几年在实验上才取得了突破性的进展,重新引起了人们的重视。现综述了反常多普勒效应的理论与实验验证方面取得的进展。使用电磁理论分析了左手性介质里反常多普勒效应的基本原理;阐述了左手传输线法实现反常多普勒效应的实验机理和探测结果;展望了这一领域内研究发展方向。

HL-2A托卡马克上slide-away放电特征研究

托卡马克装置上等离子体不稳定性会被非麦克斯韦分布的逃逸电子激发。逃逸电子在特定条件下会与不稳定性发生反常多普勒共振,此共振结果将降低逃逸电子的能量,减小对装置造成的危害。本文利用电子回旋辐射(ECE)等诊断系统分析了HL-2A上slide-away放电中反常多普勒共振特征。实验结果表明:slide-away放电模式下ECE信号主要有台阶型、指数型、指数-台阶型和双波型4类波形。统计显示不稳定性阈值与等离子体电流以及磁场强度值无线性关系。反常多普勒不稳定性阈值(ωpe/ωce)统计分布范围约为0.17~0.80,其中最高值分布范围为0.35~0.40。

HT-7托卡马克等离子体逃逸电子螺旋角散射研究

在托卡马克等离子体中,相同的等离子体电流条件下,若在较低的等离子体密度条件下发生反常多普勒共振,将会导致逃逸电子快螺旋角散射(FPAS)的发生;若在较高的等离子体密度条件下发生反常多普勒共振,则会导致逃逸电子正常螺旋角散射(NPAS)的发生。通过研究FPAS和NPAS条件下的逃逸电子行为,发现FPAS和NPAS均可一定程度增加逃逸电子的螺旋角,增加逃逸电子的同步辐射损失,减小逃逸电子的能量;且NPAS和FPAS对逃逸电子的影响主要集中在高能部分,对低能逃逸电子的影响较小。

亚波长微纳光学的前沿研究(一)

材料与结构在微纳米尺度展现了许多不同于宏观尺度的新特征,微纳加工技术已经成为当前科学研究与工业开发的热门领域之一。笔者简要介绍了负折射材料和黑硅这两种微纳光学材料的制备及其特性,展示了微纳光学材料在新技术中的广阔前景和科技创新中的重要作用。

HT-7托卡马克欧姆放电条件下逃逸电子不稳定性的实验研究

HT-7托卡马克等离子体在低密度逃逸放电条件下,等离子体电流负反馈控制和水平位移振荡成功实现了逃逸电子的反常多普勒共振,分析了共振效应的实现条件。结果显示:反常多普勒共振使逃逸电子的垂直能量增加,平行能量减小,螺旋角增大,从而逃逸电子的同步辐射功率增加,最终逃逸电子的能量降低。可通过此法抑制逃逸电子能量,从而减小逃逸电子对装置造成的损害。

降低等离子体电流改变FPAS发生时刻点的实验研究

在托卡马克等离子体中,电子的分布函数呈现麦氏分布,有小部分的高能尾部存在,这些高能尾部很容易成为逃逸电子。利用ECE电子回旋辐射可以诊断逃逸电子。在Slide-away状态中,观测到ECE信号先增长了一个台阶,然后呈高频小振幅振荡;这就是快螺旋角散射(FPAS),它是由于反常多普勒共振(ADR)将逃逸电子的平行能量转化到垂直能量,从而引起ECE辐射强度的增加。该过程的周期约为1ms左右。该文研究了不同等离子体电流下反常多普勒效应发生时刻点的变化。