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2010年 第30卷 第4期    刊出日期：2010-12-15

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等离子体物理学

EAST低杂波电流驱动的数值模拟

段文学，马志为，吴斌

2010, 30(4):  289-294. 

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应用改进后的低杂波电流驱动程序对EAST进行了低杂波电流驱动的数值模拟。通过模拟发现，波注入位置、功率谱、等离子体温度和密度对低杂波的功率沉积和电流驱动剖面分布有很大影响。通过选取合适的低杂波功率谱、等离子体温度和密度，可以实现对其功率沉积和电流驱动剖面分布的控制。

EAST装置放电预测的初步研究

刘成岳, 陈美霞, 吴斌, 宋逢泉

2010, 30(4):  295-300. 

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用托卡马克模拟程序对实验前期的放电进行了模拟，获得了期望的等离子体演化过程及主要参数波形，如极向场线圈电流、等离子体电流、等离子体位置等。通过等离子体控制系统将模拟获取的参数波形用于实验，开展了等离子体R位置控制、完全程序场控制及RZIp控制下的放电模拟对实验的预测研究。模拟结果与实验吻合较好，表明放电模拟具有一定的可预测性，为今后EAST装置开展更深入的物理实验提供了一定的参考。

强激光在磁化等离子体中的调制不稳定性

陈华英，刘三秋，李晓卿

2010, 30(4):  301-305. 

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采用洛伦兹变换推导出左旋椭圆偏振强激光在磁化等离子体中的非线性色散关系，根据Karpman方法推导出激光场包络的非线性控制方程，分析了在磁化等离子体中左旋椭圆偏振激光的调制不稳定性，得到了调制不稳定的时间增长率。分析结果表明，磁化等离子体中自调制不稳定的极大增长率较非磁化情况明显减小，且在激光等离子体临界面附近处调制不稳定性的时间增长率显著增大。

等离子体压强对Line-tied扭曲不稳定性增长率和本征函数的影响

代玉杰，刘金远，王学慧

2010, 30(4):  306-311. 

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应用半解析方法，研究了直圆柱位形下等离子体压强P₀分别为P₀=0、P₀=常数和P₀=f(r)时Line-tied扭曲不稳定性的增长率和二维径向本征函数的演化规律。结果表明，P₀=0和P₀=常数时的轴向波数k的范围相同，但P₀=常数时的增长率比P₀=0时的小。P₀=f(r)时的轴向波数k的范围和增长率则都比P₀=0时的大，同时磁流体的速度变化也较大。因此，P₀=f(r)更接近实际的物理模型(例如日冕的喷射问题)。

聚变堆中碳原子在碳氢薄膜表面再沉积行为的分子动力学模拟研究

赵成利，孙伟中，刘华敏，张浚源，吕晓丹，秦尤敏，宁建平，贺平逆，潘宇东，苟富均

2010, 30(4):  312-316. 

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利用分子动力学方法模拟了碳原子与碳氢薄膜的作用过程。探讨了不同入射能量对碳原子与碳氢薄膜相互作用的影响。模拟结果表明碳原子与碳氢薄膜作用会在表面形成碳薄膜。随着入射能量的增加，碳薄膜厚度变薄。在碳薄膜中碳原子的成键形式主要为C_sp2-C_sp2和C_sp2-C_sp3，随入射能量的增加，碳原子键价结合形式从C_sp2-C_sp2向C_sp2-C_sp3转化。

样品温度对Ar+与SiC样品表面相互影响的分子动力学模拟

孙伟中，赵成利，刘华敏，张浚源，吕晓丹，潘宇东，苟富均

2010, 30(4):  317-322. 

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采用分子动力学模拟方法研究了样品温度对Ar⁺与SiC样品表面相互作用的影响。由模拟结果可知，SiC样品中Si原子的溅射产额随着温度的升高而增加，而温度对C原子的溅射产额影响不大。在相同温度下，Si原子的溅射产额要高于C原子的溅射产额。溅射出来的Si原子和C原子主要来源于样品的表层区域，样品中的Si和C原子密度、键密度及它们的成键方式也发生了较大的变化。初始样品中Si和C原子的密度是均匀的，而被轰击过后的样品表面Si原子的密度要高于C原子，而样品中部C原子的密度要高于Si原子。初始样品都是Si-C键，成键方式为Si-C_sp3；被轰击过后又有Si-Si和C-C键，成键方式也发生了变化，还有Si-C_sp1和Si-C_sp2。

Compton散射下固体温度变化对光声信号强度的影响

皮小力，郝晓飞，郝东山

2010, 30(4):  323-326. 

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应用多光子非线性Compton散射模型，研究了固体温度变化对光声信号强度的影响。结果表明，在Compton散射光和入射光形成的耦合光强度和频率不变时，随固体温度的升高，光声信号强度非线性迅速增强；固体温度不变时，随耦合激光强度和频率的增大，光声信号强度几乎趋于0。

磁场旋度对磁场漂移的影响

徐劳立, 侯碧辉

2010, 30(4):  327-331. 

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讨论了静态非均匀磁场中的磁场旋度对带电粒子引导中心漂移的影响。运用三维矢量分析的方法，将带电粒子垂直于磁场运动所引起的磁场漂移分为两项，分别由磁场的曲率和磁场的旋度决定。给出了螺旋状环形磁场中由磁场旋度引起的磁场漂移的近似表达式，讨论了该漂移成分对于该磁场中通行粒子轨道和捕获粒子轨道的可能影响。结果表明，带电粒子垂直于磁场运动所引起的磁场漂移主要由磁场的曲率决定，而磁场旋度对该漂移的影响比较微弱。

提升等离子体初始密度抑制逃逸电子的实验研究

竹锦霞, 段卓琦, 巨洪军, 蔡武德, 朱俊, 陈忠勇

2010, 30(4):  332-334. 

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利用硬X射线诊断监测逃逸电子，研究了HT-7装置放电初始阶段不同等离子体初始密度对逃逸电子产生过程的影响。实验结果表明，提高等离子体初始密度能有效地抑制逃逸电子的产生。

核聚变工程技术

HL-2M装置磁场线圈安装的误差场计算

孙爱萍, 陈谦, 彭晓东, 潘宇东, 张锦华

2010, 30(4):  335-338. 

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用SURFMN和SURFMN_TFCOIL代码计算了由HL-2M装置磁场线圈安装误差产生的误差场。根据国外托克马克装置TF和PF线圈安装误差的取值范围，以及HL-2A装置安装的经验，计算选取的TF线圈和PF线圈最大位移范围为3~8mm，最大倾斜角度为0.05~0.1°。选取9组数据计算了误差场的概率密度分布和累计概率分布。结果发现：在TF和PF线圈安装误差取值范围内，随磁场线圈最大移位增大概率密度显著变平，误差场B_3-mode/B_T的分布范围显著增大；磁场线圈的位移比倾斜对误差场的影响更大；当磁场线圈最大位移达到5mm时误差场大于2×10^-4的概率都比较大，特别是线圈最大位移等于8mm时，误差场大于2×10^-4的概率在60%以上。

HL-2A装置ECRH系统的新天线设计

王超, 周俊, 曾建尔, 陈罡宇, 饶军

2010, 30(4):  339-344. 

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应用准光学原理设计了HL-2A装置电子回旋共振加热(ECRH)系统新的集束天线，该天线能使4束68GHz/500kW/1s电子回旋波通过椭球镜聚焦和平面镜的反射，从一个直径350mm装置窗口同时注入托卡马克，对等离子体实现加热。根据基模高斯束的传播原理得出，在装置环向横截面中心处单条波束的功率密度为158MW•m^-2，功率密度降为中心密度的1/e²的半径为31.7mm，微波束经过镜面聚焦和反射产生的欧姆损失和衍射损失分别为0.27%和0.64%。利用有限元分析软件Ansys对镜面进行热分析得到，在1s脉冲载荷下最大镜面温升仅为0.47℃，镜面可以自然冷却。

HL-2A装置电子回旋系统弧光探测器的改进

卢波, 饶军, 王明伟

2010, 30(4):  345-349. 

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介绍了HL-2A装置电子回旋共振加热系统打火保护装置的改进。在改进设计过程中，实测了2类光电转换模块、4种型号的运算放大器芯片，定量测量了防自激电容的性能。选择了GGOE-2型光电转换器件，OPA128LM型运算放大器，确定了防自激电容为30pF。制作了30个原型机，满足了2009年HL-2A装置的要求。实验测得响应时间平均值为1.2μs，较改进前方案的小。此弧光探测器能够在不同强度的本底光和复杂电磁环境下稳定工作。

HL-2A装置辅助加热高压电源控制系统的设计与实现

毛晓惠，李青，王雅丽，宣伟民，姚列英

2010, 30(4):  350-354. 

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研制了HL-2A装置LHCD和ECRH系统使用的高压电源，其电源拓扑分别为晶闸管交流调压型和星点控制型高压电源，通过高压脉冲调制器给LHCD和ECRH系统供电，采用了波头补偿、前馈和反馈相结合的控制方法，弥补了电源拓扑本身固有的瞬态特性不足和发电机输出的不稳定性，使电源输出电压输出平顶的稳定度优于1%。介绍了高压电源的主回路结构，对高压电源的控制进行了论述，同时给出了实验结果。

应变-临界电流测量系统中超导线应变分布及临界电流分析

刘方，武玉，龙风

2010, 30(4):  355-359. 

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基于当前应用较广泛的应变下临界电流测量装置Pacman，利用有限元方法对应变盘及超导线进行受力分析，得到了超导线轴向及横向的应变分布情况。结合Nb₃Sn超导线偏应变临界电流定标律，分析了在两种极限假设情况(低丝间电阻和高丝间电阻)下超导线截面应变分布对临界电流的影响。

磁探针参数的标定

戴晓静，沈飙，刘广君

2010, 30(4):  360-364. 

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为了标定EAST装置电磁测量系统中的磁探针位置偏差和回路增益，通过分析该装置中的误差源，设计了极向场线圈的通电模式。运用格林函数等算法程序对测量数据进行预处理，利用简化的泰勒线性展开，结合带权重的最小二乘法对数据进行多次循环迭代，拟合出磁探针的位置偏差和回路增益。实验结果表明，使用该方法标定是合理的。

等离子体应用

高功率脉冲非平衡磁控溅射放电特性和参数研究

牟宗信，王春，贾莉，牟晓东，藏海荣，刘冰冰，董闯

2010, 30(4):  365-369. 

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用线圈电流控制非平衡磁场，用汤森放电击穿形成深度自触发放电，用磁阱捕获放电形成的二次电子和导致漂移电流，形成了高功率非平衡磁控溅射放电。采用偏压为-100V相对磁控靶放置的圆形平面电极收集饱和离子电流；在距离磁控靶14cm的位置由Langmuir探针测量浮置电位；示波器测量磁控靶的脉冲电压、电流、浮置电位和饱和离子电流信号。装置的放电脉冲功率达到0.9MW，脉冲频率最大值为40Hz左右，空间电荷限制条件是控制电子电流和离子电流的主要机制。

等离子体浸没注入超低能注入掺杂研究

汪明刚，刘杰，杨威风，李超波，夏洋

2010, 30(4):  370-373. 

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基于感应耦合等离子体(ICP)技术设计了一套用于在硅基片上制作形成超浅结的等离子体浸没注入(PIII)系统。该ICP PIII系统工作腔室为圆柱形，采用射频功率源，注入偏压源为一脉冲直流电压源，系统与Langmiur探针相连。探针诊断结果表明，该系统的等离子体离子密度达到10¹⁷m^-3，离子密度径向均匀性达到3.53%。硼和磷的超低能注入试验的二次离子质谱测试结果表明：掺杂离子注入深度在10nm左右，最浅的注入深度为8.6nm(在注入离子密度为10¹⁸cm^-3时)；注入离子剂量达到了10¹⁵cm^-2以上；掺杂离子浓度峰值在表面以下；注入陡峭度达到了2.5nm/decade。

弹道靶开式微波谐振腔测量系统研究

马平，柳森，唐璞，曾学军，石安华，黄洁

2010, 30(4):  374-378. 

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介绍了开式微波谐振腔测量系统的工作原理及试验结果，获得了Æ10mm钢球模型在6.65kPa干燥空气中以速度5.44km.s^-1飞行时的尾迹电子密度测量结果，并且与国外弹道靶试验数据进行了比较。试验结果表明，该系统能够满足模型尾迹电子密度变化对测量系统响应时间的要求，能很好地反映尾迹电子密度变化细节，电子密度测量范围达到10⁹~10¹¹cm^-3。