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2011年 第31卷 第1期    刊出日期：2011-03-15

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等离子体物理学

HL-2A真空紫外光谱空间分布测量及绝对标定

崔正英，高亚东，傅炳忠，孙 平，卢 平

2011, 31(1):  1-7. 

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介绍了HL-2A装置上具有时空分辨的真空紫外光谱测量系统，并首次利用等离子体自身的轫致辐射对该系统测量的光谱强度进行了绝对标定，给出了两套光栅从300~3200Å范围的绝对标定系数，并对等离子体中主要杂质C的辐射分布进行了绝对测量，得到了CⅤ线辐射的绝对强度分布。

反常电子粘滞性引起的线性双撕裂模研究

何志雄1, 2，董家齐1, 3，何宏达1，龙永兴1，牟宗泽1，刘 峰1，蒋海斌1，高 喆2

2011, 31(1):  8-14. 

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用圆柱位形的磁流体动力学方程对由反常电子粘滞性引起的双撕裂模的线性行为做了数值研究。分析了两个有理面的间距、粘滞率大小和极向模数对双撕裂模模式结构的影响，给出了各种情况下双撕裂模线性增长率跟表征反常电子粘滞率大小的电子雷诺数的定标关系。

HL-2A边缘等离子体中捕获电子模的线性数值模拟

刘 峰，何志雄，何洪达，董家齐

2011, 31(1):  15-18. 

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利用GTC程序和HL-2A装置的实验数据，对托卡马克边缘等离子体中的漂移波微观不稳定性进行了线性数值模拟。模拟结果表明，在HL-2A边缘等离子体中捕获电子模(TEM)是不稳定的，它均匀且规则地分布在托卡马克的弱磁场区域，而且其增长率随着等离子体的温度梯度和密度梯度的增加而增加。另外，模拟结果还表明，TEM的实频率远远小于离子的漂移频率，这一点与理论研究结果是一致的。

横等离激元与对等离子体的非线性相互作用

刘 勇1, 2，刘三秋1

2011, 31(1):  19-23. 

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由色散方程和流体方程推导得到了横等离激元和对等离子体相互作用的非线性控制方程，利用场论的方法构建非线性控制方程的拉格朗日密度函数并求得相互作用过程中守恒的等离激元数和总能量。通过标度变换发现横等离激元由于调制不稳定性将坍塌形成小尺度的局域结构。在坍塌过程中横等离激元产生的有质动力随场强的增强而增强。由于有质动力对粒子的排斥，对等离子体中将产生小尺度的密度空穴。

电子回旋波与快波协同效应的数值研究

郑平卫，龚学余，刘文艳，何丽华

2011, 31(1):  24-27. 

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在考虑了电子的反弹平均效应及高能电子的相对论效应下，通过数值求解电子的Fokker-Planck方程，研究了托卡马克等离子体中快波与电子回旋波电流驱动问题。采用九点差分法对方程进行离散，应用近似LU因子分解法对方程进行了数值求解。计算结果表明快波与电子回旋波联合电流驱动具有很强的协同效应，在两波联合电流驱动下，驱动电流大于单波电流驱动之和。

基于横向磁光效应磁化等离子体光子晶体的光子带隙特性

刘 崧1，刘少斌2

2011, 31(1):  28-32. 

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通过外加与电磁波传播方向垂直的磁场来调控等离子体光子晶体的光子带隙结构。采用时域有限差分方法数值分析了由本征层为等离子体层和其他电介质材料层交替堆叠而成的磁化等离子体光子晶体的光子带隙结构和频谱特性。数值结果表明，光子晶体中等离子体的介电常数随着外磁场大小的变化而改变，从而使磁化等离子体光子晶体的带隙特性在一定的频率范围相应地得到调节。

HL-2A装置上灰尘研究的初步结果

黄治辉，练友运，洪文玉，严龙文

2011, 31(1):  33-37. 

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利用HL-2A装置原有的可见光CCD UC-610相机观测到了在等离子体放电过程中存在大量的灰尘，并通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDX)了解到了辐照石墨样品的表面形貌及杂质元素成分。

多光子非线性Compton散射对等离子体中颗粒成长的影响

皮小力1，孙甫照2，郝东山2

2011, 31(1):  38-42. 

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应用等离子体颗粒成长模型和多光子非线性Compton模型，研究了多光子非线性Compton散射对等离子体中颗粒成长的影响。提出了将入射光和多光子非线性Compton散射光作为颗粒成长的新机制，对颗粒凝合截面、凝合系数、颗粒收集的电子流和离子流的表达式进行了修正。结果表明，等离子体参数的变化与多光子非线性Compton散射成分、电子散射前的初始速度、入射角、与电子同时作用的光子数等因素有关。散射使生长过程中收集离子机制和凝合机制增强，颗粒的凝合截面增大，颗粒半径较快的非均匀增长。

环状PIN阵列测量全口径背向散射光空间分布的实验研究

赵学峰1, 2，王传珂1, 2，况龙钰2，王哲斌2，李三伟2，刘慎业2，蒋 刚1 ，胡 峰1, 2

2011, 31(1):  43-47. 

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基于由同心环状排布的多个PIN探测器组成的环状PIN阵列，发展了一种测量激光等离子体全口径背向散射光空间分布的实验方法。采用该方法，在神光Ⅱ装置激光与黑腔靶相互作用实验中，对全口径背向散射光空间分布进行了测量，获得了全口径受激Brillouin散射背向散射光空间分布的图像。初步建立了全口径背向散射光空间分布的测量方法。

核聚变工程技术

HL-2A装置低杂波天线TE10模过渡段设计

曾 浩，白兴宇，陈罡宇

2011, 31(1):  48-52. 

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介绍了将3-dB功率分配器、模式转化器、耦合器、水负载等常规波导器件发展为单元模块集成部件的基于PAM概念的新一代低杂波天线，利用耦合模理论分析设计了TE₁₀模过渡段的结构参数，使用高频电磁场仿真软件HFSS进行结构仿真和参数优化，得到了过渡段长度为370mm，驻波比为1.0012、反射损耗为-65.81dB的结果。

托卡马克中ICRH天线的优化设计

杜 丹1，龚学余2，刘文艳1，李伟军1，尹 岚1，陈 铀1

2011, 31(1):  53-56. 

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采用等离子体平板模型和三维天线模型数值模拟了托卡马克中ICRH天线与等离子体的耦合过程, 模拟结果表明在其它实验条件相同的条件下，与反对称电流和馈线端长度短的天线相比，对称电流分布和馈线端长度长的发射天线可获得更有效的功率耦合。

ITER遥控运输车支撑腿的设计与分析

李绍青1，曹 磊2，李 格2

2011, 31(1):  57-61. 

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借助虚拟样机技术为ITER遥控运输车设计了一种全新概念的支撑腿。该支撑腿能承受50t重的载荷，并能在行程150mm内任意调整高度。机械动态仿真和有限元分析的结果表明，设计的机构不仅完全实现了需要的功能，且还具有载荷恒定、控制变量呈现线性关系等良好特征。

EAST极向场线圈及磁测量系统的修正

杨舒凯，肖炳甲，罗正平，郭 勇

2011, 31(1):  62-67. 

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采用网格法计算空间磁场，应用最小二乘法优化极向场线圈、单匝环、磁探针位置参数及标定系数获得了更准确的位置坐标，明显地改善了磁场和磁通的计算误差，也为等离子体平衡反演算法提供更准确的格林函数。

ITER校正场底部线圈结构的有限元分析

崔向斌1，牛忠荣1，陈恩伟2，童永耀1，刘正士2，吴维越3

2011, 31(1):  68-74. 

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采用有限元法(FEM)研究了ITER装置中超导校正场底部线圈 (BCC)结构的力学性能。针对BCC结构各组合部件三个方向尺寸的巨大差异，将BCC结构均匀化模型和局部细化模型分步组合，通过有限元分析获得了整体结构和薄弱部位各材料的位移场和应力场。针对BCC结构提出了支撑部位螺栓中预紧力的确定方法，用有限元法得出合理的螺栓预紧力，可用于指导BCC结构的安装。

SUNIST球形托卡马克的外加n=1磁场系统

姜艳铮1，钟方川1，吴彦斌1，谭 熠2，曾 龙2，高 喆2

2011, 31(1):  75-80. 

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为在SUNIST球形托卡马克上进行MHD不稳定性控制研究，建立了一套外加n=1径向磁场系统。此径向磁场系统的电源能确保在1ms内达到电流峰值并维持3ms以上的电流平台，并且有快速关断功能。测试表明，此套径向磁场系统可以稳定可靠地提供在真空室中心产生以n=1模式为主的径向磁场，为开展控制MHD不稳定性研究奠定了基础。

交指型腔体滤波器设计

陈丽艳，刘甫坤，单家方，贾 华，李 军

2011, 31(1):  81-84. 

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为抑制EAST装置现场的电磁信号对低杂波系统运行的干扰，设计了一个交指型腔体滤波器，其中心频率为2.45GHz，带宽为0.245GHz。介绍了交指型腔体滤波器的设计思路和方法，利用高频电磁仿真软件HFSS仿真提高了设计效率和精度。

等离子体应用

入射能量对H2+与SiC表面相互作用影响的分子动力学模拟

孙伟中1，赵成利2，刘华敏1，张浚源1，吕晓丹2，潘宇东3，苟富均1, 4

2011, 31(1):  85-90. 

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用分子动力学方法研究了入射能量对H₂⁺与SiC样品表面相互作用的影响。模拟结果表明，在H₂⁺轰击SiC样品表面的初始阶段，样品中H原子的滞留量增加较快，其后，增加的速率减慢，并逐渐趋于饱和。入射能量越大，样品中H原子的滞留量也就越大。样品在H₂⁺的轰击下，样品Si、C原子会发生刻蚀。入射能量越大，Si和C原子的刻蚀量越大。在相同入射能量下，Si原子的刻蚀量大于C原子。生成的产物中，以H，H₂和SiH₄为主；产物H₂的量随着能量的增加而减小。其他产物随着入射能量的增加而增加。

微小等离子体反应器的导出机理研究

王 海1, 2，童云华1, 2，文 莉3

2011, 31(1):  91-96. 

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提出了一种通过空心阴极底部的微孔及外加偏置电场的方法实现微小等离子体导出的机制，并采用二维流体模型对其进行了数值仿真研究。当工作气体为SF₆、工作气压为2~9kPa、微孔半径为0.25μm时，F原子最大束流密度在(1.53~5.62)×10¹⁴cm^-3·s^-1之间，SF₅⁺最大束流密度在(2.46~7.83)×10¹⁶cm^-3·s^-1之间。工作气压为5kPa时，样品表面处F的平均能量为3.82eV，散射角在-14º~14º之间；SF₅⁺的平均能量为25eV，散射角为-13º~14º。当偏置电压在10~50V之间变化时，SF₅⁺平均能量在52~58eV之间变化。上述F、SF₅⁺密度满足硅基底材料的有效刻蚀需要，验证了扫描刻蚀加工的可行性。