空气中激光等离子体通道导电性能的研究

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等离子体研究

等离子体研究一、等离子体的概念和特性等离子体是一种物质状态，是由高温或高能粒子作用下的气体电离而产生的。

等离子体具有电中性、导电性、磁场响应性、辐射发射性等特点。

在宇宙中广泛存在，如太阳冕层等。

在地球上也有许多应用，如等离子体切割、等离子体喷涂、等离子体照明等。

二、等离子体的分类1. 低温等离子体：温度在室温以下，常用于材料表面处理和化学反应。

2. 高温等离子体：温度在数千到数十万摄氏度之间，常用于核聚变研究和天文学研究。

3. 恒定高压放电（Steady High Pressure Discharge, SHPD）：是一种介于低温和高温之间的放电状态，通常用于光谱分析和材料加工。

三、等离子体的产生方式1. 电弧放电法：利用两个导电杆之间产生的弧光来形成等离子体。

2. 射频放电法：利用射频场来激发气体分子，产生等离子体。

3. 激光等离子体法：利用激光来产生高能电子，从而形成等离子体。

四、等离子体的应用1. 等离子体切割：利用高温等离子体来切割金属、陶瓷、塑料等材料。

2. 等离子体喷涂：将粉末状材料通过等离子体加热喷涂到工件表面，形成一层保护层或修复层。

3. 等离子体照明：利用气体放电产生的发光现象，制作出各种颜色的灯泡。

4. 核聚变研究：利用高温等离子体来实现核聚变反应，以解决未来能源问题。

五、未来展望随着科技的不断进步和人类对能源需求的不断增长，等离子体技术将会在更多领域得到应用。

例如，在医学上可以利用低温等离子体技术治疗癌症；在航空航天领域可以利用高温等离子体技术改善飞行器性能。

未来还有可能出现更多的等离子体应用，这将为人类带来更多的便利和发展机遇。

六、结论等离子体作为一种新型物质状态，具有广泛的应用前景。

随着科技的不断进步和人类对能源需求的不断增长，等离子体技术将会在更多领域得到应用。

未来还有可能出现更多的等离子体应用，这将为人类带来更多的便利和发展机遇。

等离子体的产生与性质

等离子体的产生与性质等离子体，是由离子和自由电子组成的物质状态，广泛存在于宇宙中的各种天体和地球上的许多自然现象中。

它是一种高度激发的、高能量的状态，具有许多独特的性质和应用。

本文将探讨等离子体的产生与性质，为读者提供一些基础知识。

一、等离子体的产生等离子体的产生主要有三种方式：热激发、电子撞击和辐射。

1. 热激发当物质受到高温加热时，其中的原子和分子会获得足够的热能，使电子从原子中被剥离，形成自由电子和带正电的离子。

这种热激发的等离子体常见于太阳、恒星以及高温等离子体实验等。

2. 电子撞击在高能电子的撞击下，原子的电子会被击出，形成电离的原子和自由电子。

这种电子撞击的等离子体广泛存在于放电现象中，例如闪电放电、等离子体显示器等。

3. 辐射在高能辐射，如紫外线、X射线、高能粒子束等照射下，原子和分子会发生电离，产生电离的原子和离子。

这种辐射产生的等离子体常见于太阳风等。

二、等离子体的性质等离子体具有一系列独特的性质，深受科学界和工业界的关注与应用。

1. 导电性等离子体中带正电的离子和自由电子的存在使其具有良好的导电性能。

这使得等离子体成为高能物理研究中的重要工具，并广泛应用于电子器件、等离子体喷涂、核聚变等领域。

2. 准中性性质尽管等离子体中存在带正电的离子和带负电的自由电子，但总体上它的电中性仍然保持。

这种准中性的性质使得等离子体能够传递电磁波，并可应用于等离子体显示器、激光器和通信技术等领域。

3. 高温性等离子体中的电子和离子带有高能量，在自由碰撞过程中能够释放巨大的热能。

因此，等离子体往往处于高温状态，并显示出与常温材料截然不同的性质。

这使得等离子体成为核聚变、等离子体焊接等高温技术的基础。

4. 碰撞性等离子体中的电子和离子之间发生碰撞，由于它们的高速运动而产生碰撞性。

这种碰撞将能量传递给其他粒子，并在等离子体中产生电流、加热等效应。

这种碰撞性使得等离子体成为高密度等离子体实验和等离子体工程的重要研究对象。

等离子体中的等离子体粒子浓度与能级跃迁分析

等离子体中的等离子体粒子浓度与能级跃迁分析等离子体是一种物质状态，它由离子和自由电子组成。

等离子体的特性与其他三个物质状态不同，它具有导电性、磁性和等离子体波的特点。

了解等离子体中的等离子体粒子浓度和能级跃迁对于理解等离子体物理和应用领域的研究具有重要意义。

在等离子体中，等离子体粒子包括正离子、负离子和自由电子。

这些粒子的浓度对等离子体的性质和行为产生显著影响。

等离子体的粒子浓度可以通过对等离子体中每种粒子数量的统计来测量。

由于等离子体中的粒子相互作用复杂，粒子浓度的测量通常需要借助于实验技术和数学模型。

对等离子体粒子浓度的测量可以通过比色法、质谱法、光谱法等方法来进行。

这些方法基于对等离子体中粒子的特定性质的测量，如对特定波长光的吸收或发射进行检测。

通过对这些测量结果进行分析，我们可以获得等离子体中各种粒子的浓度分布情况。

等离子体中的粒子浓度与等离子体的性质密切相关。

在等离子体中，粒子的浓度决定了等离子体的电导率和热传导率。

电导率是指单位长度、单位截面积内的导电性能。

等离子体中自由电子的浓度决定了电导率的大小，从而影响等离子体的导电性质。

热传导率是指等离子体中单位面积内的热传导性能。

正离子和负离子的浓度对等离子体的热传导能力产生影响。

因此，通过对等离子体中粒子浓度的分析，可以进一步理解等离子体的导电性能和热传导性能。

除了粒子浓度外，等离子体中的能级跃迁也是等离子体物理的研究重点。

能级跃迁是指在等离子体中，粒子从一个能级跃迁到另一个能级的过程。

这种跃迁可以通过吸收或发射电磁辐射的方式进行。

能级跃迁对于理解等离子体光谱和辐射特性至关重要。

在等离子体中，能级跃迁的激发过程可以通过外部激发器如激光或电场来实现。

当粒子从一个较低能级跃迁到较高能级时，会吸收光子或能量。

而当粒子从较高能级跃迁回较低能级时则会发射光子或能量。

通过测量这些发射或吸收光子的特性，我们可以推导出等离子体中不同能级之间的跃迁概率和能级结构。

高分子材料的导电性能研究

高分子材料的导电性能研究随着电子技术产业的不断发展和普及，导电材料在相关应用领域中得到了广泛应用。

传统的导电材料主要包括金属、半导体等。

然而，随着高分子材料技术的不断发展，越来越多的高分子材料显示出了良好的导电性能，逐渐成为新兴的导电材料。

高分子材料是一类由大量分子组成的大分子化合物，长链分子通过一定方式连接在一起，具有较高的分子量和高度的结晶度。

相较于传统导电材料，高分子材料具有重量轻、柔韧性强、可加工性好等优点，在某些特定应用场景中具有广泛的应用前景。

高分子材料导电的机理高分子材料导电的机理主要包括：离子导电机理、载流子导电机理、开孔导电机理以及表面等离子体导电机理。

离子导电是指电解质透过高分子材料导电，并且在透过的过程中失去部分电荷。

具体而言，离子是通过高分子材料中的孔隙或者分子内占位缺陷、缺陷迁移等机制导电的。

以聚丙烯腈/聚乙烯醇为例，其中的氰离子消极离子会向聚丙烯腈中的孔隙、孔缺陷等空隙区域移动，从而导致材料导电。

载流子导电机理是指材料中的载流子进行自由电子传输的过程。

它主要分为Mott绝缘体-金属转变机理和Schottky栅垒机理两种。

前者是指在高分子材料中添加外电场或者化学作用，使得其禁带减小、导电性增强。

而后者则是指通过高分子材料和金属之间的栅垒来控制载流子的流动。

开孔导电机理是指通过在聚合物膜中形成多孔结构来获得导电性。

这种多孔结构可以通过化学氧化、电化学氧化、辐射氧化、电喷雾氧化等方法制备。

以市售的阴极氧化铝膜为例，其颗粒间的空隙形成贯穿整个膜厚的木孔结构，导致氧化铝膜具备了较好的导电性能。

表面等离子体导电机理是指在高分子材料表面附近形成等离子体层，并通过等离子激发的电子流导电。

这种机理相对较为新颖，需要在高分子材料表面形成等离子体，进而经过分子间的耦合来实现导电。

高分子材料导电性能的研究高分子材料导电性能的研究主要可以从以下几个方面展开。

首先，可以通过控制高分子聚合物的化学结构和物理结构来调制其导电性能。

大气气体的电离与发光现象研究

大气气体的电离与发光现象研究是近年来物理领域中的重要课题，对于科学家深入探索大气现象、推动科学技术的发展以及人类生存环境的改善都具有非常重要的价值。

在大气研究中，电离现象是一个重要的研究领域。

无论是地球的电离层，还是太阳系中的其他行星，都存在着电离现象。

通过研究电离现象，不仅可以了解大气层结构和组成，还可以获取有关大气中电子等的相关参数，对于研究大气环境的变化具有重要作用。

电离过程是指在电场的作用下，原子或分子中的一个或多个电子获得很高的能量，跃入能级较高的态，从而使其成为带正电荷的离子的过程。

当大气环境中存在强电场或激发辐射，气体分子发生电离，形成了等离子体，即环境中存在大量的带电粒子。

等离子体的形成和演化过程一直是一个热门的研究领域。

等离子体的性质普遍涉及到无法用传统气体理论解释的复杂物理现象，比如它们对电磁场的响应，以及它们与气体周围的作用等。

等离子体还具有良好的导电性和发光性能，这些性能极有可能被应用到工业和生产领域，从而带来重大的经济效益。

在气体发光现象研究中，出现了许多值得研究的现象，如放电等离子体发光、气体放电等电子束和气体激光的发光等。

气体放电等离子体发光是指将电流传递到气体电离层时，气体分子发生激发和电离，从而产生辉光现象。

在气体放电等电子束方面，被电子束轰击激发的气体可以发出光。

激光器是近年来应用广泛的技术之一，在气体发光中也得到了广泛研究。

在等离子体发光研究中，研究者不断挖掘和发现新的发光现象。

例如，在强电场下，气体分子被强烈激发出发光现象称为气体电耦合放电（Discharge Excited Light/Gas），它可以用于电视、CD等产品的显示器等控制面板；而在大气中的闪电放电中也能看到具有同样发光性的天气现象，这种闪电放电研究有助于了解地球电离层特性和雷电天气等问题。

为了更好地认识和研究气体发光现象，需要先掌握其基本知识。

气体分子被电离之后，激发态分子相受振动和旋转能级的制约，而不会直接返回基态。

空气中低温等离子体生成电源的研究

空气中低温等离子体生成电源的研究
刘海鹏易波１．中铁电气化勘测设计研究院有限公司３０５；２北京交通大学电气工程学院１０４０２０．０４０
使用效率，有着很高的经济效益和市场前大气压辉光放电等离子体技术应用前景非常广泛。文研究并设计了大气压下辉光本
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泛。电源参数对实验结果至关重要。采用高频高压电源可以避免采用直流
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输出的控制信号进行调节。该驱动信号为
大气压下等离子体灭菌技术由于在常况。因此电源设计过程中，考虑上述因素除压下进行而不需要低气压等离子体灭菌所必外，还需考虑电力电子期问自身的限制，对须的抽真空系统，在降低生产和运营成本！电源提出了以下要求：１温度：０～４） ℃ Ｏ的同时大大缩短了灭菌周期，具有较高的１ ℃ ；２）输入电压：单相２０、５ＨＺ；２Ｖ０

110GHz高功率微波在大气击穿等离子体中的传输、反射和吸收

110GHz高功率微波在大气击穿等离子体中的传输、反射和吸收赵朋程;郭立新;李慧敏【摘要】高功率微波极易引起大气击穿,而伴随产生的等离子体将对微波传播特性产生很大的影响.基于电子流体模型,研究了一个大气压下110 GHz高功率微波在大气击穿等离子体中的传输、反射和吸收特性.模拟结果表明,大气击穿等离子体结构在空间呈丝状分布,其与实验现象符合得很好;由于大气击穿等离子体是时变的,其对微波的反射和吸收也是时变的;随着时间的推移,等离子体吸收功率逐渐增加直至达到饱和水平,且其远大于微波反射功率;当减小入射电场时,等离子体对微波的反射变得更低.将110 GHz微波击穿阈值的模拟结果与实验数据进行对比,发现两者吻合得很好.【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2016(031)003【总页数】4页(P512-515)【关键词】高功率微波;大气击穿;等离子体;传播【作者】赵朋程;郭立新;李慧敏【作者单位】西安电子科技大学物理与光电工程学院,西安710071;西安电子科技大学物理与光电工程学院,西安710071;西安电子科技大学物理与光电工程学院,西安710071【正文语种】中文【中图分类】O451DOI 10.13443/j.cjors.2015072501近年来,国内外学者对110 GHz高功率微波大气击穿等离子体结构及动力学特性进行了大量的研究[1-7].Hidaka等通过实验观察了入射频率为110 GHz,压强为一个大气压下击穿等离子体丝阵的形成及运动规律[1].实验发现,大气击穿等离子体在空间呈现离散的丝状分布,其相邻结构之间的距离大约为四分之一波长,以及该等离子体逐渐朝向微波源传播.Cook等发现,当压强由一个大气压逐渐减小时,离散分布的等离子体结构逐渐过渡为连续分布的结构[2].Nam等采用一维流体模型数值模拟110 GHz高功率微波大气击穿,给出了大气击穿等离子体的成丝过程[3].Boeuf等将合理的电子扩散系数引入电子流体模型,模拟得到的等离子体结构及动力学特性与实验结构符合得很好[4-5].周前红等利用文献[4]提出的理论模型,解释了压强对大气击穿等离子体结构的影响[6].在我们先前的工作中,数值分析了电离参数(如电离率)对大气击穿等离子体模拟的影响[7].尽管如此,关于大气击穿等离子体如何影响微波传播,人们还缺乏足够的了解.在本文中,采用电子流体模型以及合理的电离率、碰撞率与电子扩散率研究大气击穿等离子体对高功率微波传播的影响.另外,将大气击穿阈值的模拟值与实验数据进行对比,以证实数值模拟的可行性.高功率微波与大气击穿等离子体可用电子流体模型来描述.依据文献[4],该模型的基本方程如下:∂tNe-·(DeffNe)=Ne(νi-νa),∂tve=-eE/me-νmve.Deff=(ξDe+Da)/(ξ+1),时域有限差分方法是求解麦克斯韦微分方程组的直接时域算法,其在电磁研究的多个领域得到了广泛的应用,例如周期结构分析、核电磁脉冲传播和散射,以及辐射天线分析等[8-10].利用时域有限差分法求解上述模型的一维形式,具体的数值算法见文献[5].模拟条件设置如下:计算区域为0<z<3λ;空气压强为1.01×105 Pa(约为一个大气压);入射场的频率为110 GHz,其极化方向与x轴平行,传播方向沿+z轴;初始电子位于z=2λ附近,其密度轮廓呈高斯分布,且标准差为50 μm,最大值为1015 m-3.图1是入射电场振幅7 MV/m下,不同时刻的约化有效电场和等离子体密度的空间分布.约化有效电场Er为总场的有效值与入射电场的有效值的比值. 由图1(a)可见,t=10 ns时等离子体的密度达到1×1021 m-3,其强烈反射微波,使得在该等离子体区上游形成驻波.随着时间的推移,少量的电子首先扩散到等离子体丝上游λ/4附近,其在强电场作用下引起雪崩电离,最终形成新的等离子体丝,如图1(b)所示.在这个过程中,由于其他强电场区域还没有聚焦足够的种子电子,所以未形成新的等离子体丝.上述过程不断重复,在朝向微波源的方向上相继形成新的等离子体丝,如图1(c)所示.从图1(c)还可发现,下游等离子体的密度随时间逐渐减小.其原因如下:随着等离子体丝数量的增加,等离子体吸收功率增加,以及等离子体前沿对入射波的反射,这两个因素引起等离子体下游的电场变得很小,以至于电子损失过程(粘附与扩散)处于主导地位.图2(a)给出了微波电场振幅7 MV/m下传输、反射和吸收功率与入射功率的比值.该图表明,反射功率随时间振荡,且其峰值几乎保持不变,这表明各个新产生的等离子体丝在空间和时间上的演化是相似的.随着时间的推移,等离子体丝的数量增加,吸收功率也随之逐渐增加.而在传输功率趋于零之后,吸收功率的峰值几乎保持不变.比较反射与吸收功率可发现,等离子体吸收是传输功率损失的主要因素.我们还模拟了较低的入射电场下微波与自组织等击穿离子体的相互作用.结果发现,在较低的入射电场下,等离子体的演化过程与电场为7 MV/m下的情况相似,且仍然呈现丝状分布.尽管如此,当减小入射电场时,电离率减小,击穿形成时间变得更长,如图2(b)和(c)所示.图2(b)和(c)也表明,入射电场越小,反射功率越低.这是因为随着入射电场的减小,等离子体上游区的最高密度减小,导致较低的微波反射.用电子流体模型预测了不同压强下110 GHz、2.5 μs微波脉冲的击穿阈值,如图3所示.击穿阈值的定义如下:当有效电场等于击穿阈值时,电子密度从初始水平增长108倍所经历的时间恰巧为脉冲宽度.由图3可见,由流体模型预测的击穿阈值与实验数据(见文献[2])吻合得很好．本文用电子流体模型数值模拟110 GHz高功率微波与大气击穿等离子体之间的相互作用.结果表明,大气压下击穿等离子体呈丝状分布,朝向波源传播,且随着时间的推移等离子体丝的数量不断增加.该时变的等离子体丝阵列强烈吸收和反射入射波.比较传输、反射和吸收功率,发现在大气压下等离子体吸收是微波功率损失的主要因素.我们还发现,随着入射电场的减小,击穿等离子体上游区的最高密度减小,以致微波反射变得更低.基于电子流体模型得到的击穿阈值与实验数据吻合得很好.本文的工作可为高功率微波技术,电磁隐身以及等离子体放电等领域提供重要的参考依据.赵朋程 (1986-),男,山东人,西安电子科技大学物理与光电工程学院讲师,博士,研究方向为高功率微波大气击穿的数值模拟.郭立新 (1968-),男,陕西人,西安电子科技大学物理与光电工程学院执行院长,教授,博士生导师,研究方向为复杂环境电磁波传播与散射,目标与环境光电特性分析及应用,电磁成像等.李慧敏 (1987-),女,湖北人,西安电子科技大学物理与光电工程学院讲师,博士,研究方向为大功率微波与电离层等离子体非线性相互作用.【相关文献】[1] HIDAKA Y, CHOI E M, MASTOVSKY I, et al. Observation of large arrays of plasma filaments in air breakdown by 1.5-MW 110-GHz gyrotron pulses[J]. Physics review letters, 2008, 100(3): 035003.[2] COOK A, SHAPIRO M, TEMKIN R. Pressure dependence of plasma structure in microwave gas breakdown at 110 GHz[J]. Applied physics letters, 2010, 97: 011504. [3] NAM S K, VERBONCOEUR J P. Theory of filamentary plasma array formation in microwave breakdown at near-atmospheric pressure [J]. Physics review letters, 2009, 103: 055004.[4] BOEUF J, CHAUDHURY B, ZHU G. Theory and modeling of self-organization and propagation of filamentary plasma arrays in microwave breakdown at atmospheric pressure[J]. Physics review letters, 2010, 104(1): 015002.[5] CHAUDHURY B, BOEUF J. Computational studies of filamentary pattern formation in a high power microwave breakdown generated air plasma [J]. IEEE transactions on plasma science, 2010, 38(9): 2281-2288.[6] ZHOU Q, DONG Z. Modeling study on pressure dependence of plasma structure and formation in 110 GHz microwave air breakdown[J]. Applied physics letters, 2011, 98: 161504.[7] 石宝凤, 林文斌, 赵朋程, 等. 等效电离参数对110 GHz 高功率微波放电离子体的影响[J]. 中国科学: 物理学力学天文学, 2015, 45(2): 025201.SHI B F, LIN W B, ZHAO P C, et al. Effect of effective ionization parameters on the 110 GHz high-power microwave discharge plasma in air [J]. Scientia sinica physica, mechanica & astronomica, 2015, 45(2): 025201. (in Chinese)[8] 杨利霞, 许红蕾, 孙栋, 等.双各向异性色散介质电磁波传播Z-时域有限差分分析[J].电波科学学报, 2015, 30(3): 423-428+448.YANG L X, XU H L, SUN D, et al. Electromagnetic scattering by bianisotropic dispersive media by using Z-FDTD method[J]. Chinese journal of radio science, 2015, 30(3): 423-428+448. (in Chinese)[9] 阎亚丽, 傅光, 龚书喜, 等.基于并行FDTD方法分析表面等离子波导的特性[J].电波科学学报, 2015, 30(4): 668-672.YAN Y L, FU G, GONG S X, et al. Analysis of a surface plasmonic waveguide using parallel finite difference time domain method[J]. Chinese journal of radio science, 2015, 30(4):668-672.(in Chinese)[10] 刘锋, 吕昕, 李跃波, 等.钢筋混凝土层对高功率微波的衰减特性研究[J].电波科学学报, 2014, 29(1): 35-39+46.LIU F, LÜ X, LI Y B, et al.Attenuation chara cteristics on high power microwave penetrating through reinforced-concrete[J].Chinese journal of radio science, 2014, 29(1): 35-39+46.(in Chinese)。

等离子体放电现象的研究

等离子体放电现象的研究等离子体放电是一种重要的物理现象，它在自然界和科学实验室中广泛存在，并引起了科学家们的浓厚兴趣。

本文将探讨等离子体放电的研究进展，介绍等离子体的基本概念和特性，并探索其在不同领域的应用。

1. 等离子体的基本概念等离子体是一种由正、负带电粒子以及中性粒子组成的物质状态。

在常规的物质状态中，原子或分子是电中性的，但在高能量条件下，原子或分子可以从电中性态过渡到带电态，形成等离子体。

等离子体具有诸多特性，如高温、高导电性和等离子体波动等。

在地球的自然环境中，闪电就是一种常见的等离子体放电现象。

2. 等离子体放电现象的研究进展随着科学技术的不断发展，人们对等离子体放电现象的研究也不断取得突破。

在实验室中，科学家们使用高能电磁场、激光束等手段来产生等离子体，并对其进行详细的研究。

他们发现，等离子体放电现象不仅存在于极端的条件下，如高温等离子体中心，还存在于普通物质的局部区域，如气体放电、间歇放电等。

这些发现为探索等离子体放电现象的机理和性质提供了重要的实验依据。

3. 等离子体放电现象的应用等离子体放电现象不仅具有科学研究的意义，还具有广泛的应用价值。

一方面，在能源领域，等离子体放电常用于核聚变反应、等离子体加热等研究中，对于实现清洁能源的开发和利用具有重要意义。

另一方面，在材料加工领域，等离子体放电广泛应用于材料表面改性、涂层沉积等工艺中，提高了材料的性能和质量。

此外，等离子体放电还在医学、环境保护和通信等领域发挥着重要作用。

总结等离子体放电现象是一种值得深入研究的重要物理现象。

通过对等离子体的研究和应用，我们可以了解自然界中的各种现象，进一步拓展科学的边界，并为人类社会的发展带来积极的影响。

值得期待的是，随着科学技术的进一步发展，等离子体放电现象的研究将在更多领域展开，给人类带来更多的惊喜和进步。

激光大气传输特性分析研究

激光大气传输特性分析研究激光大气传输特性分析具有重要意义和应用价值，对于激光通信、激光雷达、激光武器等领域的发展至关重要。

本文将阐述激光大气传输特性分析的研究背景、现状和难点，介绍主要方法和技术，总结研究结果和发现，并强调其在应用上的重要性和价值。

激光大气传输是指激光在大气中传播的过程，受到大气中各种粒子的吸收、散射和折射等作用的影响。

在大气传输过程中，激光的强度、方向和波形等都会发生改变，从而影响激光通信、激光雷达和激光武器等系统的性能。

因此，对激光大气传输特性进行分析，有助于了解激光在大气中传播的规律和机理，为这些领域的发展提供理论支持和技术指导。

目前，激光大气传输特性分析主要集中在理论和实验研究两个方面。

理论分析主要包括辐射传输理论、气体分子动力学理论、气候学理论等，通过建立数学模型来模拟激光在大气中的传输过程。

实验测量则是在实际环境中对激光传输的特性进行测量和记录，以验证理论分析的正确性。

然而，由于大气传输过程的复杂性和不确定性，理论和实验研究都存在一定的难度和挑战。

理论分析方法：基于辐射传输理论，建立激光大气传输模型，计算光强、光谱、相位等传输特性，分析各种因素的影响。

例如，运用蒙特卡罗方法模拟光在大气中的散射和吸收过程，评估不确定性因素的影响。

实验测量方法：通过在实验场地或实际环境中进行激光传输实验，测量光强、方向、波形等参数，获取实际数据。

例如，利用望远镜观测远程目标上的激光斑点，分析斑点特征和变化规律。

数值模拟方法：利用计算机模拟程序，模拟激光大气传输过程，获取各种传输特性参数。

例如，通过模拟不同气候条件下的激光传输过程，预测激光通信系统的性能。

通过对激光大气传输特性的理论和实验研究，科学家们取得了一系列重要成果。

例如：发现了大气中各种粒子（如气溶胶、水蒸气、氧气、二氧化碳等）对激光的吸收、散射和折射作用，以及这些作用的温度、压力和湿度等影响因素。

建立了较为完善的辐射传输理论体系，用于描述激光在大气中的传输过程，并开发了相应的数值模拟软件，可对不同条件下的激光传输进行模拟和预测。

等离子防雷系统研制报告

等离子防雷系统研制报告一、引言随着现代社会科技的快速发展，雷电的危害越来越受到人们的关注。

雷电对人们的生命财产安全造成了巨大的威胁，因此研发高效的防雷系统势在必行。

本报告将对等离子防雷系统的研制进行详细的介绍和分析。

二、等离子防雷系统的原理等离子防雷系统是一种新型的防雷技术，它利用等离子体来实现雷电的放电和消除。

等离子体是一种带有正电荷和负电荷的高能粒子，能够通过吸收和释放电荷来达到防雷的目的。

等离子防雷系统通过激励空气中的气体产生等离子体，将空气中的电荷转移到等离子体中，并利用等离子体的导电性质将电荷释放到地面，从而达到防雷的效果。

三、等离子防雷系统的优势1. 高效性：等离子防雷系统能够在很短的时间内产生大量的等离子体，实现快速的雷电放电和消除，大大提高了防雷的效率。

2. 安全性：等离子防雷系统不会产生任何有害物质，对人体和环境无害，能够有效保护人们的生命财产安全。

3. 经济性：等离子防雷系统的成本相对较低，安装维护方便，使用寿命长，能够有效降低防雷设备的投资成本。

4. 灵活性：等离子防雷系统适用于各种环境和场所，无论是室内还是室外，都能够提供可靠的防雷保护。

四、等离子防雷系统的研制过程1. 理论研究：对等离子体的形成机制、传导特性和消除原理进行深入研究，探索其在防雷领域的应用潜力。

2. 实验设计：设计合适的实验装置，模拟真实的防雷环境，验证等离子防雷系统的可行性和有效性。

3. 原材料选择：选择适合的气体和电极材料，确保等离子体的产生和导电性能。

4. 系统设计：根据实验结果和需求，设计出合理的等离子防雷系统结构，包括电极布置、电源供应和控制系统等。

5. 制造安装：根据系统设计图纸，制造各个部件并进行组装安装，确保系统的稳定性和可靠性。

6. 实地测试：将等离子防雷系统安装在实际环境中，并进行多次雷电测试，评估系统的防雷效果和可靠性。

7. 优化改进：根据实地测试结果，对系统进行优化改进，提高其防雷性能和适用范围。

等离子体物理学中的等离子体通道问题

等离子体物理学中的等离子体通道问题
等离子体通道是一个极为重要的问题，特别是在等离子体加工、等离子体医学、等离子体发动机等方面的应用中。

在等离子体物理学中，等离子体通道的形成、演化、稳定性等问题一直是一个研究的焦点和难点。

等离子体通道是指在等离子体中形成的高密度、高温度的区域，通常会在强电
场下形成，比如在高压电场、激光场、等离子体束场等环境下。

等离子体通道存在着很多重要的物理过程，比如电离反应、再结合反应、辐射传输、多体物理过程等。

这些物理过程对等离子体通道的形成、演化、稳定性都有着重要的影响。

在等离子体物理学中，等离子体通道的研究有着非常重要的意义，一方面可以
帮助人们更好地理解等离子体中的物理现象，另一方面还可以为等离子体应用提供理论支撑和技术基础。

一般来说，等离子体通道的形成和演化可以通过数值模拟和实验研究来进行。

数值模拟可以模拟等离子体通道的形成、演化和稳定性等过程，为实验提供理论指导和解释；实验研究可以直接观测等离子体通道的形成和演化过程，并对等离子体通道的特性和性质进行实验验证。

在实际应用中，等离子体通道有着广泛的应用前景。

比如，在等离子体加工中，等离子体通道可以用于精密的切割、刻蚀、医学治疗等方面；在等离子体发动机中，等离子体通道可以用于实现高效的燃烧和推进系统；在等离子体医学中，等离子体通道可以用于癌细胞的治疗和细胞修复等方面。

总之，等离子体通道是等离子体物理学中一个研究的焦点和难点，也是等离子
体应用中一个非常重要的问题。

对等离子体通道问题的研究，不仅有助于人们更好地理解等离子体中的物理现象，还可以为等离子体应用提供理论支撑和技术基础。

193nm激光脉冲空气电离及导电特性研究

193nm激光脉冲空气电离及导电特性研究张华;方照勋;陈德章;路英宾【摘要】193 nm UV laser pulses induced air ionization and the plasma channel conductivity caused by the pulses were investigated experimentally. The ionization threshold of 193 nm laser pulses is found to be about 9. 58 x 109 W/cm2. A plasma conducting channel about 2 meters long with a resistance of 109 Ω in magnitude was established with nanosecond 193 nm UV laser pulses. The lifetime of the plasma channel is about 30 μs.%实验研究了193 nm激光脉冲空气电离及其形成的等离子体导电通道导电特性,采用闪光法测得193 nm激光脉冲空气电离阈值约为9.58×109W/cm2,用单脉冲能量约145 mJ的纳秒级193 nm紫外激光脉冲在实验室空气中建立了长度约2m的等离子体导电通道,实验测得通道的等效电阻值可达109Ω量级,通道导电寿命约为30μs.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2011(041)011【总页数】4页(P1179-1182)【关键词】激光等离子体;紫外激光空气电离;空气电离阈值;等离子体导电通道【作者】张华;方照勋;陈德章;路英宾【作者单位】西南技术物理研究所,四川成都610041;西南技术物理研究所,四川成都610041;西南技术物理研究所,四川成都610041;西南技术物理研究所,四川成都610041【正文语种】中文【中图分类】TN2491 引言众所周知，高功率激光脉冲在大气中传输，会与空气中的气体分子、杂质及气溶胶粒子等发生非线性作用，将使气体分子外层电子、杂质及气溶胶粒子表面电子挣脱束缚成为自由电子，从而使空气电离形成激光等离子体。

等离子体技术的研究与应用前景

等离子体技术的研究与应用前景等离子体是物质存在的四种状态之一，除固态、液态、气态以外，等离子体具有重要的物理特性和广泛的应用领域。

等离子体技术是一种将等离子体应用于能源、材料、生物医学等方面的新兴技术，其应用前景广阔，受到了广泛的研究。

一、等离子体技术的定义和特性等离子体是一种由电子、离子、自由基和中性粒子构成的带电低温物质，具有多种物理化学特性，如高温、高能、高速、高压、强电磁场等。

不同于普通物质，等离子体具有自由电子和粒子的特性，它们之间的碰撞和相互作用产生的电子、光子、等离子体等电磁波辐射等具有高能量和高频率。

等离子体技术是一种利用等离子体的物理和化学特性，进行材料处理、表面修饰、能源制备、医学治疗等领域的技术手段。

二、等离子体技术的研究方向和进展等离子体技术的研究方向非常多，最主要的是在以下几个方面得到了广泛的研究和应用，如材料处理、能源制备和医学治疗等。

（一）材料处理等离子体技术在多种材料表面处理中得到了广泛的应用，如表面清洗、表面改性、表面合成、表面涂层和表面精密加工等。

应用等离子体技术能够使材料表面物理和化学性质发生改变，从而达到改进材料性能和加工质量的目的。

例如，表面氧化、硝化、氮化等处理可以在表面形成氮化物、氧化物和金属氧化物等保护层，有助于提高材料的耐腐蚀性、导电性、润滑性和耐磨性，广泛应用于铸造、电子、航空、船舶、汽车和化工等领域。

（二）能源制备等离子体技术作为一种高效的能源转换技术，其原理是利用等离子体的离子和电子的运动和相互作用而产生电能和热能。

应用等离子体技术可以用于发电、能量存储和转化等领域。

例如，等离子体技术可以制备太阳能电池、核聚变反应器、激光聚变等设备和技术，它们有助于提高能源的效率和清洁性。

（三）医学治疗等离子体技术在医学领域的应用越来越广泛，主要用于治疗皮肤疾病和癌症。

等离子体技术可以利用等离子体的强氧化剂和高能电子的辐照作用，杀灭细胞、细菌和病毒。

例如，等离子体技术可以用于治疗顽固性疹子、湿疹、红斑等皮肤病和膀胱癌、卵巢癌、乳腺癌等癌症。

等离子体知识点

等离子体知识点等离子体是指由高温、高能量激发下，电子脱离原子核，形成自由电子和离子的物质状态。

它是宇宙中最常见的物质状态之一，具有独特的物理性质和广泛的应用领域。

本文将介绍等离子体的基本概念、性质以及在科学、工业和医学等领域的应用。

一、等离子体的定义和特点等离子体起源于希腊语，意为“可塑性的”。

它是一种物理状态，介于气体和固体之间，是以电离的形式存在的气体。

当某种物质受到高能量的激发时，其中的电子会被剥离出来，形成自由电子和正离子，从而形成等离子体。

等离子体具有以下特点：1. 密度和温度高：等离子体的密度和温度通常比普通气体高，因为高能量激发会导致原子变得高度活跃，使原子之间的距离变得更近。

2. 电中性：尽管等离子体中存在正离子和负离子，但总体上是电中性的，因为正电荷和负电荷的数量相等。

3. 导电性好：等离子体中存在大量的自由电子，这使得它具有良好的导电性能。

等离子体能够传导电流，产生磁场，并对电磁波具有相应的相互作用。

4. 受外场控制：由于等离子体中存在带电粒子，它可以受到外界电磁场的操控，改变其行为和性质。

二、等离子体的主要来源和分类等离子体主要有两种来源：自然界和人工产生。

1. 自然界中的等离子体：太阳、恒星和类似天体中存在着丰富的等离子体。

太阳是最常见的自然等离子体，其高温下的核融合反应生成的高能量使太阳表面处于等离子体状态，形成了太阳风和太阳耀斑等现象。

2. 人工产生的等离子体：人类可以通过各种方式产生等离子体，如激光、电火花、放电等。

人工等离子体的应用广泛，如等离子体刻蚀、等离子体喷涂等。

根据等离子体的性质和特点，它可以分为等离子体态、冷等离子体、热等离子体、高密度等离子体、低密度等离子体等不同类型。

每种类型的等离子体在不同的领域有着独特的应用价值。

三、等离子体在科学研究中的应用等离子体在科学研究中应用广泛，特别是在物理学、天文学和地球科学等领域。

1. 等离子体物理学研究：物理学家通过对等离子体的研究，可以深入了解宇宙的起源、恒星的演化以及太阳系行星的形成过程。

等离子体物理学

等离子体物理学等离子体物理学是一门研究等离子体性质和行为的学科，它涉及到等离子体的产生、演化和应用。

等离子体是物质的第四态，由离子和自由电子组成，具有很多独特的性质和行为。

1. 等离子体的产生等离子体可以通过多种方法产生。

其中一种常见的方式是在高温下加热气体，使其分子电离，并激励电子进入高能级状态。

这样产生的等离子体称为热等离子体。

另一种方式是使用强电场或强激光束将气体分子电离，产生等离子体。

这样产生的等离子体称为非热等离子体。

等离子体的产生过程在工业中有着广泛的应用，例如等离子体刻蚀技术、等离子体喷涂技术等。

2. 等离子体的性质和行为等离子体具有许多独特的性质和行为，使其成为研究和应用的重要领域之一。

2.1 等离子体的导电性由于等离子体中带有自由电子和离子，它具有良好的导电性。

在外加电场的作用下，等离子体中的电子和离子会受到电场力的驱动，形成电流。

这种导电性使等离子体在等离子体技术和能量传输方面有着广泛的应用。

2.2 等离子体的自激振荡和波动性等离子体中的电子和离子会受到外界的激励，进而发生自激振荡。

这种自激振荡可以产生电磁波，例如等离子体激光器中的激光。

此外，等离子体还可以支持多种波动，包括电磁波和物质波。

这些波动现象在等离子体波动理论和等离子体诊断中被广泛研究和应用。

2.3 等离子体的聚变与束缚在高温和高密度条件下，等离子体中的核反应可以产生聚变能量。

聚变是太阳和恒星的能量来源之一，也是人类进行核聚变能研究的重要方向。

此外，借助强磁场的约束，等离子体还可用于磁约束聚变实验和聚变堆的研究。

3. 等离子体物理学的应用等离子体物理学在许多领域有着广泛的应用。

3.1 等离子体技术等离子体技术被广泛应用于微电子制造、半导体工艺、涂层和材料处理等领域。

等离子体技术可以通过控制等离子体的性质和行为来改变材料表面的性质，提高材料的硬度、附着力和防腐蚀性能等。

3.2 等离子体诊断等离子体诊断是研究等离子体属性和行为的重要手段。

等离子体物理学中的等离子体特性和应用研究

等离子体物理学中的等离子体特性和应用研究等离子体是物质的第四态，它是由高能量的电子与原子或分子发生碰撞而形成的。

等离子体物理学研究了等离子体的特性和应用，对于理解宇宙中的星云、太阳和其他恒星，以及开发等离子体技术方面具有重要意义。

本文将探讨等离子体的特性和应用研究。

一、等离子体特性等离子体是一种带正电荷和负电荷的气体，其中正电荷来自于阳离子，负电荷来自于自由电子。

在较高温度下，原子或分子的外层电子被剥离出来形成自由电子，从而形成等离子体。

等离子体具有以下特性：1. 高温和高能量：等离子体的温度可以达到数千至数十万度，其内部包含大量高能量粒子。

2. 导电性：由于等离子体中存在大量自由电子，因此它们可以导电。

这使得等离子体在电磁场中具有响应能力，并且可以通过加热、辐射和离子束加速等方式改变电子状态。

3. 集体行为：等离子体中的粒子相互作用，产生复杂的集体行为，如等离子体波、等离子体涡旋等。

4. 等离子体波动：等离子体中传播的波动包括等离子体的声波、电磁波和不稳定模式等。

这些波动对于理解等离子体的行为以及与外部环境的相互作用至关重要。

二、等离子体应用研究基于等离子体特性的研究，科学家们探索了等离子体在各个领域的应用。

1. 聚变能源：等离子体物理学为聚变能源的研发提供了理论基础。

聚变是太阳和恒星中能量释放的原理，通过将可控的等离子体保持在高温和高压条件下，以实现核聚变反应，从而释放巨大能量。

研究人员正在不断努力实现可控的聚变反应，以开发清洁、可持续的能源。

2. 等离子体工艺：等离子体技术在半导体制造、涂层、材料改性和废物处理等领域中有着广泛的应用。

通过在等离子体中激发的化学反应和物理过程，可以实现表面清洗、薄膜沉积、离子注入等工艺，从而改善材料性能和生产效率。

3. 光源和激光：等离子体中的电子和离子可以产生光辐射，这使得等离子体成为一种理想的光源。

等离子体被广泛应用于光谱分析、激光、光放电等领域。

4. 等离子体医学应用：等离子体的组织切割和止血特性使其成为医学领域的有用工具。

电弧的放电过程与等离子体特性

电弧的放电过程与等离子体特性电弧，作为一种短路现象，是电能释放的一种重要形式，具有强大的燃烧能力和导电能力。

电弧的放电过程是一个复杂的物理过程，涉及到等离子体特性和能量转换的相关知识。

一、电弧的形成和放电过程电弧是在一定条件下，电流通过气体或液体等介质时产生的放电形式。

当两个导体之间存在电压差，并且之间存在一个将电流限制在很小范围内的介质时，电弧就会形成。

电弧的放电过程主要分为形成、维持和熄灭三个阶段。

1. 形成阶段：电弧的形成需要一定的电压和电流，以克服介质的绝缘能力，并开始突破介质的限制。

当电压达到一定值时，介质内的电离现象加剧，会形成带正负离子的导电通道，从而形成电弧。

2. 维持阶段：在形成电弧后，电流会沿着电弧通道流动，同时伴随着高温和强烈的辐射。

电弧通道内的气体会继续电离，产生新的电离粒子，使得电弧能够维持稳定的放电状态。

3. 熄灭阶段：当电弧通道的电离程度达到饱和状态时，电弧会逐渐熄灭。

这是因为电流随着电离程度的提高而减小，无法维持电弧的放电过程。

在熄灭过程中，电弧通道内的温度逐渐降低，直到回到介质的初始状态。

二、等离子体特性电弧是一种等离子体的形式。

等离子体指的是电子和离子以及中性粒子组成的高度电离的气体。

等离子体具有以下几个特性。

1. 强烈的辐射：电弧释放出的能量转化成了强烈的辐射，包括可见光、紫外线和各种电磁波。

这种辐射现象使得电弧在焊接、切割和照明等各个领域得到了广泛的应用。

2. 高温：电弧通道内的温度可达几千度甚至上万度。

这种高温使得电弧具有强烈的燃烧能力，可以将金属材料熔化连接，并产生高能量的热量，用于焊接和切割等工艺。

3. 密度和速度：等离子体中电子和离子的密度相对较高，并且具有很高的运动速度。

这使得电弧具有很好的导电性能和高速冲击能力，能够产生强大的电磁力和机械冲击。

4. 等离子体流动性：等离子体可以通过外部的电磁场或气流等力场的作用下发生流动。

这种流动性使得等离子体在等离子体激光和推进器等领域得到了广泛应用。

等离子体物理等离子体参数与等离子体性质的关系

等离子体物理等离子体参数与等离子体性质的关系等离子体是一种由电子和正离子组成的高度电离气体，是自然界中普遍存在的物质状态。

在地球上，等离子体广泛存在于闪电、太阳、恒星、等离子体体相等自然环境中，同时也在诸如离子束、等离子体显示技术、核聚变等领域中被广泛应用。

了解等离子体性质与参数之间的关系对于科学研究和工程应用都具有重要意义。

本文将探讨等离子体物理相关参数与等离子体性质之间的关系。

1. 等离子体参数的定义等离子体的物理参数主要包括等离子体温度、密度、流动性等。

其中，等离子体温度是指等离子体中电子和离子的平均动能，通常以电子温度（Te）和离子温度（Ti）表示。

密度则是指单位体积内电子和离子的数目，常用电子密度（ne）和离子密度（ni）来描述。

等离子体中的流动性表示了等离子体传导电流的能力，也称为电导率。

2. 温度与性质的关系等离子体温度是影响等离子体性质的重要因素之一。

当等离子体温度升高时，电子和离子的能量增加，粒子运动速度变快，从而增强了等离子体的导电性能。

在较高温度下，电子和离子的碰撞频率增加，导致电阻增加，等离子体的导电性下降。

此外，高温会使得较高能级的激发态粒子增多，进而影响等离子体的辐射性质。

因此，温度是调控等离子体行为和性质的关键因素之一。

3. 密度与性质的关系等离子体密度也对其性质产生重要影响。

密度增加意味着单位体积内电子和离子数目的增多，从而导致密度大的等离子体在相同温度下更容易发生碰撞和相互作用。

这种碰撞频率的增加会导致等离子体粘度和电阻率的增大，从而影响等离子体的行为和性质。

此外，等离子体密度的变化还会对等离子体的波动性质、等离子体与外界的相互作用等方面产生重要影响。

4. 流动性与性质的关系等离子体的流动性是指电流在等离子体中传播的能力，它主要受到等离子体密度和温度的影响。

当等离子体密度增加或温度升高时，电流携带带电粒子数目增多，碰撞频率增加，流动性也会增强。

另外，由于等离子体流动性的增强会导致电流路径的改变，进而改变等离子体磁场分布情况，这对于等离子体在磁场中的行为和稳定性具有重要影响。

等离子体阵列天线与其排布方式的研究

摘要随着通信领域的迅猛发展，对天线的性能提出了越来越高的要求。

等离子体天线因其相对于金属天线的可重构性和低耦合、体积小、质量轻等优点，以及巨大的潜在应用空间，而在民用、商业和现代工业等方面受到广泛关注。

工作于太赫兹频段的等离子体天线因集太赫兹频段传输数据量大的特点和等离子体天线的优点于一身，而逐渐进入人们的视野。

首先介绍了等离子体天线的研究背景和现状及意义，然后阐述了等离子体的基本性质、产生方法，以及电磁波在其中的传播特性。

研究分析了等离子体单极天线，并同相同尺寸的金属天线做了对比，发现当等离子体振荡频率远大于碰撞频率时，等离子体表现得就越像金属，两者性能就越接近。

等离子体振荡频率越高，天线性能越好；等离子体碰撞频率越高，天线性能越差；玻璃管的厚度越薄，天线性能越佳。

接下来，在此基础上，研究了四元和六元的等离子体天线阵列，发现：等离子体处于激发状态但天线未添加激励时，该单元可看做反射导体；天线单元数的增加会导致互耦加大，使得阵子单元的增益降低；改变阵列上某一单元阵子的等离子体参数，天线的辐射方向图也会发生相应的改变，可以实现在与天线轴向垂直的平面内的全向扫描。

在等离子体天线的基础上提出了新型等离子体-金属混合八木天线，并将反射振子替换为夹直角反射板。

根据等离子体天线及八木天线设计理论，设计了该天线的结构并初步确定了其结构参数。

通过电磁仿真研究了不同天线-顶点间距情况下天线的回波损耗、增益、电压驻波比和辐射方向图，最终实现了结构参数优化。

与不带反射板的天线的对比结果表明，该结构具有更高的增益与更优的前后比。

关键词：太赫兹；等离子体；阵列；反射板；八木天线ABSTRACTWith the rapid development of communications, higher and higher demands are proposed on the performance of the antenna.Plasma antenna has been researched for its advantages of reconfiguration and low coupling, small volume and light mass which compared with metal antenna. It has attracted wide attention in civil use, commerce and modern industry. The plasma antenna working in terahertz band has gradually entered people`s horizons because of the large amount of data transmitted in the terahertz band and the advantages of the plasma antenna.The research background, current situation and significance of plasma antenna are introduced, and then the basic properties, generation methods and propagation characteristics of electromagnetic wave in plasma antenna are described.The plasma monopole antenna is studied and analyzed. Compared with the same size metal antenna, when the plasma frequency is much larger than the collision frequency, the plasma is more like metal, and the performance of them is closer. The antenna performance will be better at the condition of higher plasma oscillation frequency, thinner thickness of glass tube, lower collision frequency. Next, on the basis of plasma monopole antenna, the plasma antenna array with four and six elements is studied. It is found that when the plasma is excited but the antenna is not excited, the element can be regarded as a reflective conductor, and the increase in the number of antenna elements will lead to the increase of mutual coupling, which will reduce the gain of the element. By changing the plasma parameters of the element on the array, the radiation pattern of the antenna will be changed accordingly, omnidirectional scanning can be achieved in a plane which perpendicular to the antenna.A new kind of terahertz plasma-metal hybrid yagi antenna has been proposed on the basis of plasma antenna, in which reflected oscillator is replaced with right-angle reflector. The structure is designed by the theory of plasma antenna and yagi antenna, and the parameters are preliminarily determined. And then electromagnetic simulation is carried out to examine the performance parameters of the yagi antenna, such as the return loss, gain, voltage standing wave ratio and radiation pattern, in which the condition of different distances between the vertex of angle reflector and dipole is considered. Contrasted with those of the antenna without angle reflector, the result shows that the structure proposed in this article greatly improved the gain and thefront-to-rear-ratio.KEYWORDS: terahertz; plasma; array; reflector; Yagi antenna目录第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1 国外研究现状 (2)1.2.2 国内研究现状 (5)1.3论文的研究内容及安排 (6)第二章等离子体的物理参数和基本理论及生成技术 (8)2.1 等离子体主要参数 (8)2.1.1 等离子体频率 (8)2.1.2 等离子体碰撞频率 (9)2.1.3 等离子体的电导率 (10)2.1.4 等离子体介电常数 (10)2.2 电磁波在等离子体中的传播 (11)2.2.1 等离子体的高通低阻特性 (11)2.2.2 等离子体天线中的表面波传播机制 (12)2.3 等离子体的生成技术 (14)2.4 本章小结 (17)第三章等离子体单极天线及其不同阵列的性能研究 (18)3.1 天线参数 (18)3.1.1 天线的辐射方向图 (18)3.1.2 天线的方向性和增益 (19)3.1.3 天线的阻抗和效率 (20)3.2 等离子体单极天线 (21)3.2.1 单极天线概念和原理 (21)3.2.2 等离子体单极天线的馈电 (23)3.2.3 等离子体单极天线的仿真 (24)3.3 等离子体阵列天线 (30)3.3.1 四元等离子体天线阵列 (30)3.3.2 六元等离子体天线阵列 (34)3.4 本章小结 (37)第四章带直角反射器的等离子体-金属混合八木天线的研究 (38)4.1 八木天线理论 (38)4.1.1 八木天线的简介 (38)4.1.2 折合振子理论与其馈电 (39)4.2 夹角反射器天线 (43)4.3 带夹直角反射器的金属-等离子体八木天线的设计 (45)4.4 天线的仿真 (47)4.5 本章小结 (53)第五章总结与展望 (54)5.1 本文工作总结 (54)5.2 不足和展望 (55)参考文献 (56)攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 (60)插图清单图1.1 等离子体天线装置示意图 (2)图1.2 U型等离子体天线 (3)图1.3 柱形等离子体天线 (4)图1.4 等离子体角反射面天线 (4)图1.5 等离子体反射面天线系统原理图 (6)图1.6 等离子体八木天线 (6)图2.1 等离子体中带电粒子的运动 (8)图2.2 电磁波在等离子体中传播的色散关系曲线 (12)图2.3 表面波原理示意图 (13)图2.4 激光激励 (14)图2.5 火花放电 (14)图2.6 爆炸气体 (14)图2.7 磁场中螺旋波激励 (15)图2.8 两端电极激励 (15)图2.9 单端容性激励 (15)图2.10 电容耦合等离子体发生器 (16)图2.11 激光激励产生的可工作于太赫兹频段的等离子体天线 (17)图3.1 单极天线的简图 (21)图3.2 单极天线的等效原理图 (21)图3.3 同轴传输线的结构简图 (24)图3.4 等离子体单极天线的模型图 (25)图3.5p 8f=THz，9ν=GHz时天线的S11曲线图 (26)图3.6 同样尺寸的金属天线的S11曲线图 (26)图3.7 等离子体天线的3D辐射方向图和E面方向图 (27)图3.8 金属天线的3D辐射方向图和E面方向图 (27)图3.9 不同等离子体振荡频率下的等离子体单极天线的S11曲线图 (28)图3.10 不同等离子体碰撞频率下的等离子体天线的S11曲线图 (29)图3.11 不同的玻璃管厚度下天线的S11曲线图 (30)图3.12 四元等离子体天线阵列的模型 (31)图3.13 仅有一个单元端口被激励时的阵子单元的H面方向图 (31)图3.14 两个相邻的振子同时被激励时单元的H面辐射方向图 (32)图3.15 四元都激励时的阵子的回损 (32)图3.16 四元都激励时的阵子的H面方向图 (33)图3.17 四元天线阵的三维辐射方向图 (33)图3.18 四元天线阵的H面方向图 (34)图3.19 六元等离子体天线阵列的模型 (34)图3.20 所有阵子都激励时1单元的H面方向图 (35)图3.21 所有阵子都激励时，1单元的电场分布 (35)图3.22 当1单元等离子体未激发时，2单元的电场分布 (36)图3.23 当1单元等离子体未激发时，天线阵H面的方向图 (36)图4.1 八木天线简图 (38)图4.2 八木天线的实物图 (39)图4.3 折合振子 (39)图4.4 折合振子中的两种电流模式 (40)图4.5 折合振子两种模式下的电压 (40)图4.6 发射机/接收机与天线的连接方式 (42)图4.7 夹角反射器天线的简图 (43)图4.8 夹角反射器天线的镜像分析简图 (44)图4.9 夹直角反射器的侧视结构图 (46)图4.10 折合振子模型图 (47)图4.11 夹直角反射器金属-等离子体混合八木天线的模型 (47)图4.12 天线的回波损耗 (48)图4.13 间距为0.25λ，频率为101.35GHz时的天线方向图 (49)图4.14 间距为0.5λ，频率为102.13GHz时的天线方向图 (49)图4.15 间距为0.75λ，频率为102.03GHz时的天线方向图 (50)图4.16 间距为λ，频率为101.79GHz时的天线方向图 (50)图4.17 间距为1.5λ，频率为102.09GHz时的天线方向图 (51)表格清单S时天线的各项性能 (51)表4.1 有反射板的天线在不同的1S时天线的各项性能 (52)表4.2 有反射振子的天线在不同的1第一章绪论第一章绪论1.1 课题背景等离子体是物质存在的第四态，是一种具有准电中性的、有集体效应的、宏观的非束缚态体系，由大量的离子和电子以及部分中性粒子组成。