辐射带离子回旋波和磁声波研究

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【国家自然科学基金】_回旋共振_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801

2009年科研热词推荐指数序号线性组合算符 3 1 电喷雾质谱 3 2 磁极化子 2 3 玻璃衬底 2 4 无限深量子阱 2 5 共振波粒相互作用 2 6 傅立叶变换离子回旋共振质谱 2 7 低温沉积 2 8 高能电子散射和沉降 1 9 马钱苷 1 10 飞行时间法 1 11 非对称量子点 1 12 铁磁性 1 13 金刚石薄膜 1 14 进展 1 15 软x射线能谱 1 16 超声分子束注入 1 17 蛋白质组学 1 18 蛇毒 1 19 肠内细菌 1 20 肝素 1 21 结构鉴定 1 22 稀磁半导体 1 23 离子回旋共振加热 1 24 磁控溅射 1 25 磁场 1 26 碎裂机理 1 27 硬度 1 28 电子自旋 1 29 电子回旋共振系统 1 30 电子回旋共振加热 1 31 电子回旋共振.等离子体增强金属有机物化学气相沉积 1 32 电子回旋共振 1 33 电喷雾 1 34 生物转化 1 35 甘遂 1 36 氮化镓 1 37 束缚磁极化子 1 38 无线输电 1 39 方法 1 40 数据采集 1 41 持续非共振辐照碰撞诱导解离 1 42 托卡马克 1 43 微观结构 1 44 微波输电 1 45 库仑束缚势 1 46 嵌入式系统 1 47 居里温度 1 48 套接字 1 49 多卡采集 1 50 声子平均数 1 51 地球辐射带 1 52
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74
地基高频加热电离层回旋波微波整流器回旋共振加速及散射沉降哨声波发射度卫星太阳能电站加料傅里叶红外吸收光谱仪傅里叶变换-离子回旋共振质谱低能输运二萜类化合物串联质谱 x射线衍射仪 vxworks sinx sdd h/d交换 gan gamnn薄膜 elf/vlf波激励 ecr-pemocvd 16-o-去甲基乌头碱

高能激光辐照诱导声波频率特性的实验研究

高能激光辐照诱导声波频率特性的实验研究秦海永;张永康;袁蓓;尤建【摘要】为了研究高能激光辐照诱导声波的频率特性以及实验条件对其的影响,采用宽频声传感器接收实验过程中产生的声波,并导入MATLAB中处理,得到其功率谱密度图.激光冲击实验采用铝箔吸收层、水以及不同约束状态下的K9玻璃约束层,对实验中产生声波的功率谱密度图做了详细分析,取得了图中最大峰值频率的分布数据.结果表明,不同约束层以及约束层的不同约束状态都会对声波功率谱密度最大峰值频率的分布有较大影响,而激光能量密度对其影响很小,同时该实验结果对激光冲击强化实现在线检测有重要指导意义.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2010(034)001【总页数】4页(P105-108)【关键词】激光技术;激光冲击强化;声波;功率谱密度【作者】秦海永;张永康;袁蓓;尤建【作者单位】江苏大学,江苏省光子制造科学与技术重点实验室,镇江,212013;江苏大学,江苏省光子制造科学与技术重点实验室,镇江,212013;江苏大学,江苏省光子制造科学与技术重点实验室,镇江,212013;江苏大学,江苏省光子制造科学与技术重点实验室,镇江,212013【正文语种】中文【中图分类】O421~+.6;TG665引言激光冲击强化(laser shock processing，LSP)是利用高功率密度(109W/cm2)、短脉冲(纳秒级)的激光束透过辐照于透明约束层辐照于金属材料表面的吸收层。

吸收层材料吸收激光能量，瞬时汽化形成高温高压等离子体，等离子体向周围空间迅速膨胀，形成高压冲击波(冲击波峰值压强达吉帕量级)。

如此高压高速冲击波作用于金属材料并在其内部传播，使金属材料表层发生塑性变形，形成密集、稳定的位错结构，产生残余压应力，从而提高金属材料多种机械性能(强度性能、耐腐蚀性能、耐磨性能、疲劳性能等)[1-4]。

冲击波同时也将向其它方向膨胀，作用于吸收层外的透明约束层(如水或玻璃)，使其发生振动甚至破碎。

磁暴期间电离层电磁离子回旋波的地方时分布差异

0254-6124/2021/41(2)-250-11Chin. J. Space Sci.空间科学学报SUN Luyuan, WANG Hui, HE Yangfan. Local time differences in the ionospheric electromagnetic ion cyclotron waves during storm time (in Chinese). Chin. J. Space Sci.,2021. 41(2): 250-260. D01:10.11728/cjss2021.02.250磁暴期间电离层电磁离子回旋波的地方时分布差异孙璐媛王慧何杨帆(武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072)摘要利用Swarm卫星的高精度（50 H z)磁场观测数据，对2〇15年3月16—25日磁暴期间中纬度电离层电磁离子回旋（EMIC)波时空分布特征进行了研究.结果表明：晨侧EMIC波亊件数与昏侧大致相当，午前时段明显多于子夜前时段.昏侧EMIC波高发生率与等离子体羽状结构有关，晨侧EMIC波高发生率与太阳风动压增强及稠密冷等离子体有关.晨侧正午前EMIC波频率高于昏侧-子夜前，表明源区位置以及离子成分占比存在地方时差异.昏侧亊件大多发生在早期恢复相，晨侧亊件大多发生在晚期恢复相，晨-昏两侧的时间差异源于磁暴期间高能离子西向漂移所需时间及等离子体层顶位置的地方时差异.磁暴期间，EMIC波以H+波和He+为主，其中H+波主要分布在06:00M L T-10:00M L T(磁地方时）扇区，He+波主要分布在18:00M LT—22:00M L T扇区.在磁暴主相期间没有出现H+带波，但是出现He+-0+双波段EMIC波，表明磁暴主相期间环电流高浓度氧离子对H+带EMIC波具有抑制作用.关键词电磁离子回旋波，磁暴.太阳风动压，等离子体层羽状结构中图分类号P353Local T im e D ifferences in th e IonosphericE lectrom agn etic Ion C yclotron W avesduring Storm T im eSUN Luyuan WANG Hui HE Yangfan(Department of Space Physics, School of Electronic Information, Wuhan University, Wuhan430072)A b s t r a c tB y u s i n g h i g h-r e s o l u t i o n(50 H z)m a g n e t i c field o b s e r v a t i o n s f r o m S w a r m c o n s t e l l a t i o n,t h e t e m p o r a l a n d s p a t i a l c h a r a c t e r i s t i c s o f E l e c t r o m a g n e t i c I o n C y c l o t r o n(E M I C)w a v e s i n d i f f e r e n t l o c a l t i m e s e c t o r s a t m i d-l a t i t u d e s a r e i n v e s t i g a t e d d u r i n g t h e m a g n e t i c s t o r m p e r i o d o f 16—25 M a r c h 2015.T h e r e a r e c o m p a r a b l e n u m b e r o f E M I C w a v e e v e n t s i n t h e d a w n a n d d u s k s e c t o r s, w h i l e t h e r ea r e m o r e E M I C w a v e e v e n t s i n t h e p r e-n o o n s e c t o r t h a n i n t h e p r e-m i d n i g h t s e c t o r.T h e d u s k s i d ep r e f e r e n c e is r e l a t e d t o t h e p l a s m a s p h e r i c p l u m e,w h i l e t h e d a w n s i d e p r e f e r e n c e is r e l a t e d t o t h ee n h a n c e d s o l a r w i n d d y n a m i c p r e s s u r e a n d d e n s e c o l d p l a s m a.T h e w a v ef r e q u e n c y i n t h e d a w n a n dp r e-n o o n s e c t o r s is h i g h e r t h a n t h a t i n t h e d u s k a n d p r e-m i d n i g h t s e c t o r s,i m p l y i n g t h e l o c a l t i m e**国家自然科学基金项目资助（41974182, 41431073)2020-01-10收到原稿，2020-09-14收到修定稿E-mail: *****************.cn孙璐媛等：磁暴期间电离层电磁离子回旋波的地方时分布差异251d i f fe r e n c e i n t h e s o u r c e l o c a t i o n a n d t h e i o n c o m p o s i t i o n.M o s t of t h e d u s k s i d e e v e n t s o c c u r i n t h ee a r l y r e c o v e r y p h a s e,w h i l e t h e d a w n s i d e e v e n t s o c c u r i n t h e l a t e r e c o v e r y p h a s e.T h e t i m e d if f e r e n c ec o m e s f r o m t h e t i m e r e q u i r ed f o r t he w e s t w a r d d r if t o f e n e rg e t i c i o n s a n d l o c a l t i m e d i f f e r e n c e i n th ep l a s m a p a u s e p o s i t i o n.H+b a n d w a v e s a r e m a i n l y f o u n d i n t h e 06:00M L T—10:00 M L T s e c t o r,w h i l eH e+b a n d w a v e s a r e m a i n l y c o n f i n e d i n t h e18:00M L T—22:00M L T s e c t o r.T h e r e is n o H+b a n d b u ta t w ob a n d(H e+a n d0+) E M I C w a v e d u r i n g t h e s t o r m m a i n p h a s e,i n d ic a t i n g t h e r o l e o f t h ede n s eo x y g e n i o n i n i n h i b i t i n g t h e H+b a n d i n t h e i n n e r m a g n e t o s p h e r e.K e y w o r d s E M I C w a v e,M a g n e t i c s t o r m,S o l a r w i n d d y n a m i c p r e s s u r e,P l a s m a s p h e r i c p l u m e〇引言电磁离子回旋波（Electromagnetic Ion Cyclotron Waves,EMIC 波）在磁层粒子动力学过程中扮演了重要角色.通过波-粒相互作用E M IC波能够增强离子垂直动能，从而驱使离子外流[11;EMIC 波与环电流质子发生共振作用，导致质子投掷角扩散而进入损失锥，致使环电流快速衰减吒EMIC波通过波-粒相互作用引发辐射带相对论高能电子沉降进入大气层，导致辐射带相对论电子损失以因此，开展EMIC波时空分布特征研究具有重要意义.E M I C波为超低频波，频率范围为0.1〜5H z,是由于离子温度各向异性（垂直温度大于平行温度）而产生的等离子体横波.大量卫星和地磁台站的观测研究表明，E M I C波较多发生在磁层的两个区域: 一个是昏侧磁赤道区域附近，此处环电流和等离子体层重叠较多另一个是白天时段外磁层区域,在该区域太阳风动压增加易导致离子温度各向异性冷等离子体中的成分、密度以及所处位置等可能影响E M I C波的频率I5，12'1'H+带E M I C波的频率低于H+的回旋频率而高于He+的回旋频率，H e+带E M I C波的频率低于H e+的回旋频率且高于〇+的回旋频率，〇+带E M I C波的频率低于0+的回旋频率.磁层E M I C波能沿磁力线传播到较低高度，电离层和地表P c l-2地磁脉动（或E M I C波) 通常认为起源于磁层E M I C波Ml.目前对于EM IC波主要发生在磁暴主相还是恢复相期间这一问题仍存在争议，需要结合更多的观测数据进行研究.在磁暴主相期间，从等离子片注入的高能离子数量增加，能够为E M IC波的产生提供更多自由能问.B lum等1151利用地球同步轨道卫星的观测数据发现.EM IC波在磁暴主相的发生率更高.Halford 等 I16丨通过研究 CRRES(Combined Release and Radiation Effects Satellite)卫星观测结果揭示，大多数暴时E M IC波发生在磁暴主相期间而只有少数发生在磁暴恢复相.然而Engebretson 等1161通过地面和空间技术五号卫星观测发现，2005 年两次磁暴的主相阶段和早期恢复相阶段均没有产生E M IC波.在磁暴恢复相期间，环电流和等离子体层可能有更多的重叠区域，热4等离子体相互作用有利于E M IC波的发生间•例如Saikin等_利用VAP(Van Allen Probe)卫星观测数据，研究了EM IC波的出现与地磁条件及太阳风动压之间的关系，结果表明相比磁暴主相，在磁暴恢复相更容易观测到EM IC波，这与Wang等1191的结论一致.磁层三种波段的EM IC波分布特征已有一些研究.Keika 等 _利用 AMPTE/CCE(Active Magnetic Particle Track Explorer/Charge Composition Explorer)卫星在磁暴期间近4.5年的数据发现，H+ 带和He+带E M IC波的峰值出现在外磁层（L>7疋，凡为地球半径）区域，H+波主要发生在白天时段，而He+波主要发生在下午时段.然而Meredith 等 1211通过研究 CRRES 卫星观测数据发现，H+带和He+带EM IC波的峰值出现在内磁层（L< 7札）的午后时区.C hen等_利用V A P卫星64 个月的磁场数据研究了 E M IC波的全球分布，发现H+带E M IC波倾向于出现在正午前后（〇9:00 MLT—16:00MLT,Magnetic Local Time).随着亚暴活动4五指数的上升，正午H+波的发生率增加并且延伸到黄昏时区.在约1.5凡的近地空间，Kasa-hara等[23]发现，H+带和He+带EM IC波峰值出现在黄昏-子夜前时段（16:00MLT—20:00MLT).Saikin 等1241发现，大多数0+带EM IC波事件发生在等离子体层，分布在06:00 MLT—13:00 M L T 区域.252Chin. J. Space Sci .空间科学学报 2〇21, 41(2)目前，大部分关于EM I C波的研究结果主要来自磁层卫星观测结果，迄今为止关于电离层E M I C波的研究相对较少.Wang 等i 25l 利用Swarm 卫星详细研究了 2015年6月21—29日磁暴期间电离层EM I C波的时空分布特征，在此期间卫星轨道位于正午前和子夜前地方时.本文作为补充，将进一步研究晨-昏地方时扇区E M I C 波的分布特征以及不同波段随磁暴相的空间分布差异.该研究有助于进一步理解磁暴期间不同地方时段EM I C波的分布特征.1卫星数据与处理方法Sw arm 卫星为近地极轨卫星，由欧洲空间局于2013年11月22日发射，轨道周期约为93min . Swarm 卫星由三颗卫星组成，其中Swarm A 和Swar - m C 在460k m 的高度并肩飞行，轨道倾角为87.4°, 两颗卫星之间的地理经度间隔为1.4°. Swarm B 的轨道高度约为520km ,轨道倾角约为88°. 2015年3 月1(5—25日磁暴期间，Swarm A 和Swarm C 位于晨昏轨道（07__00MLT , 19:00MLT ), Swarm B 位于正午前-子夜前轨道（09:00MLT , 21:00MLT ).使用精度为〇.〇1 n T 的50H z 矢量磁场数据,采用30x 50个数据点的移动窗U 和二阶多项式S a v i t z k y -G o l a y滤波器1261,对磁场数据进行拟合，可以得到地球背景主磁场.从50 Hz 磁场数据中减去主磁场.可以得到波动磁场.进一步将波动磁场转换到场向坐标系中，在此坐标系下，z 轴与地球磁场平行，y 轴由z x r 定义，其中r 为从地心到卫星位置的径向矢童，:r轴由y X 2定义.完成坐标系转换后，对波动磁场数据进行傅里叶变换.即可得到波谱分布.在挑选E M I C 波事件时，为避免背景噪声干扰，要求所挑选的波事件持续时间不小于1 m i n ,频率带宽不小于0.15 H z .图1给出了 S w a r m A 卫星于2015年3月23日08:30U T附近观测到的一个EM I C波事件.图1(a )为平均场向坐标系中磁场三分量的变化，图1(b )为波功率谱密度随频率和世界时（U T )的变化，同时给出对应的ML T ,不变纬度（I n v a r i a n tL a t i t u d e. I L a t ,定义符号#)，其中180ip =-----a r c c o s丌从图1可以看到，该E M I C波功率谱密度最大值所对应的频率为1.75 Hz ，位于南半球晨侧（06:24 M L T )中讳地区41。

电离层加热激发受激布里渊散射研究

电离层加热激发受激布里渊散射研究马广林;闫玉波;杨巨涛;吕立斌【摘要】研究了电离层加热激发受激布里渊散射效应.利用受激布里渊散射匹配条件,结合国际地磁场参考模型,模拟计算了离子声波(Ion Acoustic,IA)与静电离子回旋波(Electrostatic Ion Cyclotron,EIC)频率随地理纬度、加热频率、波束指向、电子温度等参数变化特性,并以我国海南与美国高频主动极光研究项目(High Frequency Active Auroral Research Program,HAARP)为例,研究IA与EIC频率随纬度的变化.模拟结果表明:随着纬度的增加,IA与EIC频率增大;与IA频率相比,EIC频率随加热频率、波束指向及电子温度的变化相对较小;随加热频率的增加高纬地区IA频率增大,而低纬地区基本不变;随加热波束指向从南到北变化,海南IA 频率单调下降,HAARP则为先上升后下降的形态,EIC具有相反的变化;电子温度越高,IA与EIC频率越大.本文模拟结果可为我国将来开展同类实验提供参考.%The stimulated Brillouin scattering (SBS) in ionospheric modification by high power HF radio waves is studied.Based on momentum and energy conservation equations and dispersion relations,the SBS matching conditions are given briefly.The variations of frequencies of ion acoustic (IA) and electrostatic ion cyclotron (EIC) stimulated by SBS are calculated with different parameters including altitudes,heating frequency,the direction of pumping wave and electron temperature at perturbed region.The different of IA and EIC frequency between low and high latitude are compared taking Hainan and HAARP as examples.The simulation results showthat:the stimulated electrostatic low frequency increases as the latitude increases;the frequency of EIC changes less than IA with the variation ofheating frequency,the direction of pumping wave and electron temperature at perturbed region;along with increased pump frequency,the IA frequency at high latitude increases,but at low latitude the IA frequency almost keep constant;as the direction of pump wave changes from south to north,the IA frequency in Hainan decreases,but in HAARP it increases until the geomagnetic direction,and the EIC frequency is reverse;the increased electron temperature will increase IA and EIC frequency.These results provide support for our future experiments.【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2016(031)006【总页数】7页(P1029-1035)【关键词】电离层加热;受激布里渊散射;离子声波;静电离子回旋波【作者】马广林;闫玉波;杨巨涛;吕立斌【作者单位】中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室,青岛266107;中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室,青岛266107;中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室,青岛266107;中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室,青岛266107【正文语种】中文【中图分类】P352;TN011+.2受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering,SBS)是指入射到介质中的电磁波(称为泵波)衰变为散射的电磁波与声波．SBS最早由法国科学家布里渊提出,相关学者在多个领域实现此散射过程的观测与研究．在激光核聚变中,SBS的激发会增强后向散射光,造成入射光能量吸收效率的下降[1];利用SBS相位共轭、慢光及滤波等特性,SBS在光纤通信方面具有较大的应用前景[2];Fejer[3-4]理论预测并证实了大功率的非相干散射雷达可在电离层中激发SBS,并造成离子功率谱的非对称性,引入额外的漂移运动速度反演误差．大功率高频电波加热电离层作为人工调控局部电离层的主要手段,自20世纪70年代以来,在实验观测与理论研究方面取得了重要进展[5],并实现了SBS效应的实验观测与研究．SBS散射过程与电离层加热激发的最常见的朗缪尔参量不稳定性相比具有明显的差异性．首先,二者泵波转化过程不同,虽然它们均为三波相互作用,但朗缪尔参量不稳定性使高频泵波衰变为高频朗缪尔波与低频离子声波等两种静电波,离子声波频率一般在kHz量级,而SBS使高频泵波转化为散射的高频电磁波与低频静电波,静电波频率在几十Hz量级．其次,二者激发功率阈值存在差别,朗缪尔参量不稳定性在小功率情况下即可激发,而 SBS在辐射功率达百兆瓦量级时产生．再次,两种过程发生高度存在差异,朗缪尔参量不稳定性主要发生在高频泵波的等离子体共振高度,而SBS发生在等离子体共振高度与上混杂共振高度．SBS激发的低频静电波,除了常规的离子声波(Ion Acoustic,IA)外,在电离层磁化等离子体中还会激发另一种称为静电离子回旋波(Electrostatic Ion Cyclotron, EIC)的静电波模．Cragin[6]认为SBS中泵波与散射波电场共同作用于电子形成的有质动力与热压力是人工扩展F形成的主要原因,但未有直接的实验观测证据．最近,利用高纬地区欧洲非相干散射联合会[7](Europe Incoherent SCAtter, EISCAT)与美国高频主动极光研究项目[8](High Frequency Active Auroral Research Program,HAARP)的电离层加热实验装置,实现了SBS效应的直接观测．Norin[9] 在HAARP实验中观测到强度接近泵波反射信号的窄带受激电磁辐射现象,首次实验证实了电离层加热可激发SBS．Bernhardt[10]利用电磁波的准纵近似条件,结合测量的IA频率计算了加热区域电子温度,并理论预测EIC的激发．Mahmoudian[11]通过HAARP 泵波功率步进实验,获得了激发SBS的最低有效辐射功率,其中IA的激发功率阈值约为140 MW,EIC的激发功率阈值约为800 MW．Fu[12]首次给出EISCAT加热实验中SBS观测结果并与HAARP电子回旋谐波加热时观测结果进行了比较,证实两地SBS特性基本一致．Mishin[13]仿真研究了加热激发强等离子体湍流效应,寻常电磁波在SBS作用下形成了强朗缪尔湍流．研究电离层加热SBS效应对了解泵波在电离层中的波模转化过程及加热区域电离层状态具有重要作用,如基于IA频率估算加热区域电子温度,利用EIC频率确定电离层特别是E层的离子成分[14]．目前,国外学者侧重于高纬地区电离层加热激发SBS的实验观测,而对SBS特性尚未进行系统的理论研究,且未开展中低纬电离层加热激发SBS特性分析．本文基于SBS理论,利用数值模拟计算方法,对比研究高纬与低纬地区SBS激发的IA与EIC频率随加热频率、波束指向、电子温度等参数的变化特性．模拟结果可为我国未来开展同类实验观测研究提供参考．大功率高频电波与等离子体的非线性相互作用会激发参量不稳定性,在SBS不稳定性作用下高频泵波直接转化为散射的电磁波与低频静电波．SBS主要发生在泵波的上混杂共振高度与等离子体共振高度,在电离层中寻常波可到达上述共振高度, 而异常波在共振高度之前发生反射[15],且目前尚未有异常波加热激发SBS实验报道,因此,本文主要研究在上混杂共振高度上寻常波加热激发SBS情况,并假定泵波功率达到SBS激发阈值．受激布里渊散射过程中的高频泵波、散射电磁波与低频静电波三波频率与波传播方向可以由所示的动量与能量守恒方程确定．式中:ω为波的角频率; k是波矢量;下标0代表泵波;下标s代表散射的电磁波;下标L代表低频的静电波．低频静电波色散方程如所示[10],它可看作为的一元二次方程,方程的两个根如式(3)所示:式中: +代表EIC;-代表IA波; θ是波传播方向与地磁场夹角; Ωi为离子回旋角频率; kL为低频静电波的波数; cIA为离子声速,其表达式如式(4)所示[16]:式中: kB为玻恩斯坦常数; mi为离子质量; α是电子与离子温度之比; Te为电子温度．在电离层中传播的寻常波高频泵波与散射电磁波色散关系如式(5)所示[10]:式中:ωP是电离层等离子体频率; Ωe为电子回旋角频率．SBS中低频静电波频率一般为几十Hz,而高频泵波与散射电磁波的频率均为MHz 量级,散射电磁波频率几乎与高频泵波频率相等,故有k0=-ks,将其代入式(1),得到kL=2k0,利用此关系式,式(3)可改写为由式(5)与式(6)可进行数值计算,获得一组离子声速情况下低频离子声波频率随电离层等离子体频率变化曲线,此曲线即为SBS的匹配条件．利用SBS匹配条件,结合实验测量的IA频率可用于估算加热区域内电子温度．在高纬地区,高频泵波在上混杂共振高度处满足准纵近似,式(5)可简化为另外,在此高度上,泵波频率与等离子体频率具有如下关系式:将式(8)代入式(7)得到结合式(4)与式(9),可得到满足准纵近似条件下IA频率与电子温度之间的解析表达式:在低纬地区,高频泵波在上混杂共振高度处不满足准纵近似条件,无法获得电子温度与IA频率的解析表达式．在利用IA频率估算加热区域电子温度时,必须首先应用SBS匹配条件的数值计算方法确定离子声速,使测量的IA频率与模拟计算的上混杂高度上的IA频率一致,然后再利用式(4)得到加热区域电子温度．在不具备非相干散射雷达情况下,利用该方法获得加热区域的电子温度对中低纬度电离层加热模型的验证和发展有重要意义．由匹配条件计算公式(5)、(6)可以看出,SBS激发的低频静电波频率主要受地磁场、加热频率、加热波束与地磁场夹角、离子声速等影响．下面分别从地理纬度、加热频率、波束指向、电子温度等方面研究高纬与低纬SBS特性．2.1 地理纬度文献[10]给出了加热频率为4.5 MHz、寻常波垂直入射加热,cIA=1 600 m/s时位于高纬的HAARP(62.39°N,145.15°W,地磁倾角75.5°)激发SBS的匹配条件．为便于比较,本文采用同样的实验参数模拟计算了位于低纬的我国海南(19°N,108°E,地磁倾角约25.6°)地区的匹配条件,并与文献[10]进行对比,模拟结果如图1所示．其中,频率负值代表下移SBS线,又称为斯托克斯线,正值代表上移SBS线,又称为逆斯托克斯线,在不考虑电离层运动情况下,上下移SBS线对称．从图1可以看出：随着频率的增加IA与EIC频率均降低; 在泵波频率等于等离子共振频率的位置,IA频率接近于0,EIC频率接近当地离子回旋频率; 与高纬HAARP 相比,海南IA频率曲线更加陡峭,EIC频率变化范围更大,上混杂共振高度上的IA与EIC频率均小于HAARP对应数值．利用国际地磁场参考模型(International Geomagnetic Reference Field,IGRF)输出的地磁场强度与地磁倾角,模拟了寻常波加热时上混杂共振高度处低频静电波频率随纬度的变化,其中,所选取的位置位于HAARP所在位置的经线上,纬度范围从10°～80°间隔2°,加热波束垂直向上,频率为4.5 MHz、cIA=1 600 m/s,模拟计算结果如图2所示．其中HAARP所在纬度处的IA频率约为25.7 Hz,EIC频率约为50.1 Hz,文献[11]给出HAARP实验测量上混杂高度处IA频率在26 Hz,EIC频率在50 Hz附近,本文计算结果与HAARP实验结果基本一致．从图2可以看出, 随纬度的增加IA与EIC频率均随之增大,IA频率从3.6 Hz变化到27.5 Hz,增加近6倍,EIC频率由30 Hz 增加到51 Hz,增加约0.7倍．在图2中低频静电波频率随纬度呈单调增加形态,因此,在后续的模拟中,以海南与HAARP为例模拟计算SBS特性及低纬与高纬差异．2.2 加热频率图3为加热频率在4～10 MHz垂直加热时海南与HAARP在上混杂共振高度上激发的低频静电波频率,同样,cIA设为1 600 m/s．从图3可以看出,随着加热频率的增加低频静电波频率增大,但低纬与高纬受影响程度不同．处于低纬地区的海南IA与EIC频率受加热频率的影响较小,其数值变化小于1%,而HAARP受加热频率的影响较大,特别是IA频率,其数值由24.05 Hz变化到34.88 Hz,增加近50%,EIC频率从50.08 Hz变化到51.23 Hz,其变化约为2.2 %．根据图3模拟结果,其加热频率变化对海南IA与EIC频率影响不大,因此,如在我国开展SBS激发实验,在实验设计中可综合考虑加热天线阵增益与加热高度,选择在加热高度处能流密度较大的加热频率,以利于SBS的激发．2.3 波束指向在上述的计算中,均假定加热波束垂直向上辐射,本小节模拟加热波束倾斜对SBS的影响．图4给出波束在磁子午面内从偏南20°(以北为正)到偏北20°变化时HAARP与海南激发低频静电波频率的变化．从图4可以看出,加热波束指向对IA与EIC的影响不同,IA频率随波束指向变化范围较大,而EIC变化范围较小．高纬与低纬的变化趋势存在差别,海南IA波频率随波束指向由10.97 Hz单调下降到1.09 Hz,下降约90%, EIC频率基本不变; HAARP 低频静电波呈抛物型变化,随着波束指向增加, IA波频率先增大,当波束指向偏南14°即接近地磁场方向后逐渐减小,其数值由26.97 Hz增加到27.31 Hz,之后降低至18.07 Hz,而EIC变化趋势与IA相反,其数值由原先的49.69 Hz先下降至49.59 Hz,之后上升至51.45 Hz．HAARP与海南变化趋势出现差异的原因是两地的地磁倾角不同,海南地磁倾角约为25.5°,加热波束从偏南20°至偏北20°变化时,加热波束与地磁场夹角单调增加,而HAARP的地磁倾角约为76°,从偏南20°至偏北20°时,加热波与地磁场夹角为先减小后增大的变化趋势．加热波束沿地磁场方向时IA波频率最大,EIC频率最小．在我国海南地区地磁倾角较小,很难实现沿地磁场方向加热,根据IA与EIC增长率比值之间的关系[14],海南加热波束与地磁场的夹角较大,更易激发EIC波模,因此,实验可重点关注位于当地离子回旋频率(～38 Hz)附近谱线测量结果．2.4 电子温度根据式(4)离子声速主要由电离层电子与离子温度决定,为研究离子声速对SBS影响,假定电子温度从1 000 K变化到3 000 K,电子与离子温度比α为3．在上述参数条件下,加热波束垂直向上、频率为4.5 MHz时,HAARP与海南模拟结果如图5所示．根据图5,随着电子温度的增加,HAARP与海南SBS激发的IA与EIC频率均增大,但IA比EIC更明显,HAARP的IA频率随电子温度变化曲线的斜率要小于海南,因此,在应用SBS估算电子温度中,要获得相同的电子温度估算精度,则海南对频率分辨率的要求高于HAARP．如在图5中,假定要获得100 K的电子温度估算精度,HAARP对测量频率分辨率要求为0.58 Hz,海南对频率分辨率的要求则为0.12 Hz．本文分析了电离层加热激发SBS效应,给出了SBS匹配条件数值模拟方法,并结合IGRF模型研究了高纬与低纬电离层加热中激发IA与EIC频率受参数变化的影响．模拟结果表明:1) 随着纬度的增加,IA与EIC频率越大,IA频率增加更明显,纬度从10°到80°,IA频率增加近7倍,我国海南地区IA频率小于10 Hz,EIC频率约为40 Hz．2) 随着加热频率的增加低频静电波频率增大,但低纬与高纬受影响程度不同．加热频率在4～10 MHz时,海南IA与EIC频率增加不超过1%; HAARP的IA频率增加接近50%,EIC频率增加约2.2 %．我国中低纬度地区的IA和EIC频率随加热频率的变化较小．3) 随着加热波束由南向北变化,IA频率具有比EIC频率更大的变化范围,且高纬与低纬具有不同的变化形态．在加热波束从南向20°到北向20°,海南IA频率随之单调下降近90%, HAARP的IA频率呈现先上升后下降的变化,变化约30%; 海南与HAARP的EIC变化小于3%．我国中低纬地区EIC波模更易激发．4) 电子温度越高,IA与EIC频率越大．在利用SBS估算电子温度中,要得到相同的电子温度估算精度,则要求海南SBS的频率分辨率比HAARP高．上述模拟结果可为未来我国开展电离层加热激发SBS的实验设计提供参考,如选择能流密度较大的加热频率开展实验、优先选择EIC波模作为观测对象、提出估算加热区域电子温度对实验测量设备的频率分辨率要求等．下一步将研究电离层加热激发SBS的门限条件、增长率及利用EIC频率确定电离层特别是Es层离子种类等问题．马广林 (1984-),男,河南人,中国电波传播研究所工程师,硕士,研究方向为电离层加热理论仿真．闫玉波 (1973-),男,山东人,中国电波传播研究所研究员,博士,研究方向为计算电磁学、目标散射特性等．杨巨涛 (1982-),男,湖南人,中国电波传播研究所高级工程师,在职博士,研究方向为电波传播和电离层加热理论仿真等．吕立斌 (1982-),男,河南人,中国电波传播研究所高级工程师,在职博士,研究方向为电离层加热及其效应等．【相关文献】[1] BODNER S E, COLOMBANT D G, GARDNER J H, et al. 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磁镜场中离子回旋波加热

磁镜场中离子回旋波加热作者：马睿来源：《科技创新与应用》2016年第33期摘要：离子回旋波（ICRF）加热作为一种射频波加热手段在许多核聚变实验中扮演重要角色，文章基于冷等离子体中的色散关系，给出了磁镜场中ICRF的共振与截止的理论表达式，探讨共振区与截止区随磁场强度、射频频率、离子成分等参数变化时的分布特性。

实验表明，射频频率，磁场强度会引起共振区的扩张和收缩，离子成分对截止区宽度影响显著。

关键词：离子回旋波；色散关系；共振加热；截止区引言ICRF加热作为重要的射频波加热手段，在托卡马克装置中得到广泛应用[1]。

许多装置将它作为主要的加热手段之一，技术也日臻成熟[2]-[4]。

在国际热核聚变实验堆（ITER）上，ICRF的加热功率为20MW[5]，而在国内的先进实验超导托卡马克装置（EAST）上加热功率也达到6MW[6]。

ICRF共振加热利用波在等离子体中传播和吸收的性质，通过离子回旋共振加热等离子体。

因此，研究共振截取区的位置变化对于提高加热效率至关重要。

文章从等离子体色散关系入手，计算出ICRF波满足共振条件和截止条件的理论表达式，结合具体磁镜场位型，分析磁场强度、射频频率、粒子成分等参数对共振截止区的影响。

1 公式推导如图1所示，在其他参数不变的情况下，共振区对于射频频率的变化较为敏感，当射频频率在时，共振区处于离子中心区，加热效果较好，随着射频频率增加，该区域向离子边缘区移动，并与部分截止区发生重叠；截止区变化不明显。

如图2所示，磁场强度B0=0.45T时，共振区域均处于离子中心区，加热效果良好；当磁场强度过大或过小时都无法达到良好的共振效果。

此外磁场强度对截止区影响不明显。

如图3所示，若只存在一种离子成分，共振区和截止区都处于离子低密度区域，无法实现离子加热。

当N2+离子的成分比例高于90%时，共振加热效果较好，随着N2+离子的占比增加，共振区向离子高密度区域移动，同时截止区也明显变宽。

基于嵌入式系统的离子回旋数据采集交换系统的开发和实现

ｋｒｋ，ａａ）是一个庞大的核聚变环形真空磁笼实ｎ验装置，它主要包括全超导托卡马克装置本体，大型超高真空系统，型计算机控制和数据采大
输到等离子体中的加热区域，离子回旋共振加热优点之一是几乎所有的共振离子都得到加
热，近年来在ＨＴ７－实验结果表明了离子整体
ＴＰＩＣ／Ｐ协议接口ｓｃｅ；ｏｋｔ同时采用一机多数据采集卡，在保证采集速度的前提下，采集上百个点所使用的机器大大减少，节约了成本。
２０板极输出回路中的电感和电容配套的水５０冷及风冷系统的温度、流量、压力和节点的有关
１设计模型和系统的配置
系统基本满足要求。
关键词：回旋共振加热；式系统；离子嵌入数据采集；０ｓ套接字；卡采集Ｖｒ；ｋ多
中图分类号：３６２Ｔ６＋４ＴＰ１．，Ｌ２文献标识码：Ａ文章编号：２８ｏ３（Ｏ８Ｏ —Ｏ１Ｏ０５＿９４２０）６１８一６
Ｋ４Ｍｉ０００Ｇ、Ｃ０．０Ｅ的灯丝电压电流、栅极电压电流、联栅极电压电流和阳极电压电流的检测，
电压最高达到２ｋ电流最高为６０而安全５Ｖ，４Ａ；
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系统主要包括对外围的设备大门、接地棒、
我国自行设计、研制的世界上第一个全超
导非圆截面托卡马克核聚变实验装置ＥＴＡＳ
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电磁离子回旋波对磁层粒子的散射效应

电磁离子回旋波对磁层粒子的散射效应近些年来,电磁离子回旋(EMIC)波一直是地球磁层物理的研究热点,原因主要在于其对磁层粒子的损失效应。

EMIC波可以通过回旋共振快速地将辐射带高能电子沉降到大气层,从而影响着地球辐射带的动态变化。

由于辐射带电子会对在轨航天系统造成重大危害,EMIC波的存在也从一定程度上减轻了高能电子造成的空间天气灾难效应。

不仅如此,作为一种重要的环电流耗散机制,EMIC波还可以通过回旋共振造成环电流质子的沉降损失,而沉降到大气的质子可以导致亚极光区质子弧的产生。

本论文旨在研究EMIC波与各种磁层粒子的共振相互作用,及其对磁层粒子动态演化过程的影响。

本文首先介绍了磁层的基本结构和带电粒子在地球磁场中的运动,概述了空间波粒相互作用的三种基本共振机制(回旋共振、弹跳共振和漂移共振),介绍了 EMIC波的频谱特性、激发机制和全球分布规律。

第二章简要介绍了等离子体波动的广义色散关系,继而分别给出了在冷等离子体近似和热等离子体环境下的EMIC波色散关系的具体形式。

在第三章中,基于EMIC波的冷等离子体色散关系,本文将准线性扩散过程中频率共振根的求解推广到了多离子(氢、氦和氧)的等离子体环境,并应用于量化EMIC波通过回旋共振对包括辐射带电子、环电流质子和中心等离子体片质子在内的多种磁层粒子的散射损失过程。

首先,报道了一个氢、氦和氧频段EMIC波同时发生的事件,定量分析了三个频段EMIC波对辐射带电子的独立和联合散射效应,发现氦频段EMIC波主导了这一散射过程。

随后,研究了 EMIC波传播角分布对其散射辐射带电子和环电流质子的影响,证实了传播角分布在其中扮演了重要角色,即传播角倾斜度的增大会明显减弱EMIC波对粒子的损失效应。

最后,通过采用更真实的非偶极化地球磁场模型,分析了EMIC波对中心等离子片质子的损失特征,定量证明了 EMIC波导致中心等离子片中质子“反常”的能量-纬度沉降模式。

第四章研究了氢频段EMIC波与辐射带电子的弹跳共振相互作用,分析了这一弹跳共振机制的共振区域及其对弹跳共振阶数的依赖性。

傅里叶变换-离子回旋共振质谱与核磁共振

傅里叶变换-离子回旋共振质谱与核磁共振一、引言傅里叶变换是一种数学工具，可以将函数在时域和频域之间进行转换。

离子回旋共振质谱（IRMS）和核磁共振（NMR）是利用傅里叶变换原理的仪器，在化学、生物学、药物研发等领域有重要应用。

本文将探讨傅里叶变换在离子回旋共振质谱和核磁共振中的应用，介绍其原理和技术特点。

二、离子回旋共振质谱离子回旋共振质谱是一种测定元素同位素比例的分析方法，主要用于地球科学、天文学和核物理等领域。

该技术利用离子在磁场中受到的洛伦兹力和外加交变电场引起的振荡来分析样品中同位素的含量。

离子回旋共振质谱仪的关键部分是储存环和检测系统，其中傅里叶变换在信号处理中起到重要作用。

离子回旋共振质谱仪通过加速器将样品中的原子或分子离子化，并将离子注入到一个磁场中。

离子在磁场中绕轴线做匀速回旋运动，并在外加的交变电场作用下产生振荡。

这种振荡会导致离子围绕轴线做径向运动，最终被探测器捕获。

离子的运动轨迹可以用复数表示，而复数的频谱可以通过傅里叶变换得到。

离子回旋共振质谱仪利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，从而可以得到样品中同位素的含量信息。

三、核磁共振核磁共振是一种通过核自旋共振现象来研究物质结构和性质的方法，广泛应用于化学、生物学、医学等领域。

核磁共振仪利用傅里叶变换原理进行信号处理，从而得到样品中核自旋共振频率的信息。

核磁共振仪的工作原理是利用样品中核自旋在外加磁场中的共振现象来获取样品信息。

当样品置于外加静磁场中时，核自旋会沿外加磁场的方向取向。

施加射频脉冲后，核自旋将发生共振现象并产生幅度衰减的自旋回波信号。

这个信号随时间变化，可以通过傅里叶变换将其转换为频谱信号，从而得到样品中核自旋共振频率的信息。

四、傅里叶变换在IRMS和NMR中的应用1. 信号处理傅里叶变换在离子回旋共振质谱和核磁共振仪中起着至关重要的作用。

离子回旋共振质谱仪通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，从而得到样品中同位素的含量信息。

多离子等离子体中斜传播左旋离子回旋电磁波的特性

一
般认为，电流的衰减主要是由于发生在环
ＸＩＡ０ —ｉｎＦｕｌｇ，ＪＡＮＧｎａＩＢｉ
（ｃｏｌｆＰｙｉｓａｄＥｌｃｒｎｃＳｉｎｅ，ＣｈｎｓａＵｎｖｒｉｙｏＳｈｏｈｓｃｎｅｔｏｉｃｅｃｓｏａｇｈｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙ，ａｇｈ１０４，ｉａｃｅｃｎｃｎｌｇＣｈｎｓａ４００Ｃｈｎ）
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ａｙｔｍａｉｔｙｗａｅｅｔｄｏｈｓｒｉｅｐｒｐｅｔｅｌｑｌｒｐ — ｓｓｅｔｃｓｕｄｓｐｒｓｎｅｎｔｅｄｉｐｅｓｖｏｒｉｓｏｆｏｂｉｕｅｙｐｏａ
第７第１卷ห้องสมุดไป่ตู้期
２１００年３月
长沙理工大学学报（自然科学版）ＪｕｎｌｆａｇｈｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＴｅｈｏｏｙＮａｕａｃｅｃ）ｏｒａｎｓａＵｎｖｒｉｏｃｅｃｎｃｎｌｇ（ｔｒｌｉｅｏＣｈｙＳｎ
Ｖｏ．．１７Ｎ０１
Ｍａ．２０ｒ０１
文章编号：６２３１２１）１００－０１７ —９３（０００－０１６
多离子等离子体中斜传播左旋离子回旋电磁波的特性
肖伏良，蒋彬
（沙理工大学物理与电子科学学院，湖南长沙长４００）１０４

快速太阳风中阿尔法粒子质子的磁声波不稳定性

快速太阳风中阿尔法粒子/质子的磁声波不稳定性在快速太阳风中观察到离子速度分布的非热致典型特征就是：两种质子组分之间存在相对流动、阿尔法/质子相对漂移和质子核温度各项异性p p T T ⊥>（下标指示出了相对于背景磁场0B 的方向）。

所有这些非热致特征导致了一些电磁不稳定性的产生。

这里，线性符拉索夫理论和一维混合模拟被应用在均匀磁化、无碰撞等离子体模型下的不稳定性研究。

在这样的前提下，磁声波和阿尔芬/回旋加速这两种模型都将产生不稳定性。

我们将要展示的是在某些特定前提（诸如快速太阳风、平行磁场方向传播）下，质子核温度各项异性在对每一种离子成份进行波粒散射修正对比于各项同性所扮演的重要角色。

这种效应减少了对质子流和阿尔法粒子的加热和各项异性的加强，并使质子/质子、阿尔法粒子/质子的相对漂移速度低于相应的各项同性不稳定性的临界值。

这种结果也给那些对应于不同种类等离子体在不同不稳定性临界值下观察限制的物理设想以佐证，并且也更加符合现在的太阳风观测结果。

简要介绍在快速太阳风中（600/SW U km s ≥），对当地等离子体特性的度量显示了关于粒子速度分布的多种非热致特征。

事实上，不同要求的数据表明了质子分布能用双峰束流和平行于背景磁场的相对漂移速率pp U 来建立模型。

相关的太阳观测表明：0/3pp A U V <≤（A V 表示当地的阿尔芬速度）。

最近，Goldstein 在利用尤里西斯探测器进行测量时发现0/2pp A U V <≤。

此外，通常认为每一种质子成份在观测时是符合双麦克斯韦分布的（T T ⊥>）。

这是与热力学平衡相背离的，其结果将使得一些不稳定性的增加。

在高速太阳风中，像阿尔法粒子这样在等离子体中比例较少的离子，它们的漂移速率通常要比那些占主要数量的质子团更大。

观测得到，质子/阿尔法离子的平均漂移速度约等于阿尔芬速度或者稍微小一点。

此外，当地的测量表明并不是所有比例较少的离子都比质子漂移的快，但是他们都共同被优先加热。

回旋共振的原理及其应用

回旋共振的原理及其应用1. 引言回旋共振是一种物理现象，在多个学科领域中都有广泛的应用。

本文将介绍回旋共振的原理和一些常见的应用领域。

2. 回旋共振的原理回旋共振是指当外加于粒子的电场频率和粒子自身本征震荡频率匹配时，粒子将吸收并储存能量的过程。

它是固体物理学中的一种共振现象。

回旋共振的原理可以通过以下几点来解释：•频率匹配：回旋共振的前提是，外加电场的频率与粒子自身的本征震荡频率相匹配。

这样，电场将产生一个回旋力，使粒子在电磁场中运动。

•共振条件：要发生回旋共振，需要满足共振条件，即外加电场的频率与粒子的本征频率之差小于粒子本征频率和外加电场频率之和的一半。

•能量吸收与储存：当共振条件满足时，粒子会吸收外加电场的能量，并将其储存为粒子的动能。

这样，粒子的振幅将不断增加，直到达到一个稳定的平衡。

3. 回旋共振的应用回旋共振在多个领域中都有广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：3.1 磁共振成像（MRI）磁共振成像是一种非侵入性的医学成像技术，它利用回旋共振的原理来生成高分辨率的图像。

在MRI中，患者被置于一个强磁场中，然后通过施加特定的脉冲序列来激发和探测组织中的回旋共振。

3.2 加速器物理回旋共振在粒子加速器中发挥着重要的作用。

例如，回旋共振可以用于调节粒子在加速器中的运动轨道，以便将它们聚焦到一个狭窄的束流中。

此外，回旋共振还可用于粒子注入和提取的过程中，以实现高效的粒子束传输和操作。

3.3 核磁共振（NMR）核磁共振是一种基于回旋共振原理的物理技术，用于研究原子核的性质和分子结构。

它在化学、材料科学等领域中有广泛的应用，可用于分析样品的组成、结构和动力学性质。

3.4 声学共振在声学领域，回旋共振被广泛应用于共振器、音箱和乐器的设计中。

通过调节共振腔的大小和形状，可以优化声音的放大和传播效果，实现更好的音质和音量。

3.5 地震勘探在地震勘探中，回旋共振被用于分析地下结构和探测地下资源。

通过发送地震波并测量反射和折射信号的共振频率，可以推断地下的岩石层和矿藏分布等信息。

偶极子地磁场中EMIC波与电子的共振相互作用

4.8
±
440
3 L
3.6
(
3)
EMIC波由环电流激发态离子的各向异性速度分布激发。
式中，n e是电子数密度，±号之后的部分用于表示误
EMIC波会造成辐射带电子加速损失。辐射带电子与EMIC 差，称取+号时，电子数密度取其上限，取号时，电子数密度
率上，电子无法与EMIC波发生波粒共振相互作用。电子与EMIC波发生共振存在一个能量的下限E min，能
量更小的电子无法发生共振相互作用，因此可以用E min量化共振相互作用。令v⊥e= 0，有：
E m i n = 1 − vc 2 2e − 12 − 1 m e c 2 (6)
波发生共振相互作用时，存在最低能量E min，能量低于该值的电子不能与EMIC波共振。可以把E min作为衡量共振发生难易的指标，其取值越小说明辐射带电子越容易与 EMIC波共振。E min的取值与波的色散关系有关，也与电子所处空间位置的背景磁场有关。
本文分别研究了背景等离子体不含与含有氮离子时激发的EMIC波在偶极子磁场中与辐射带电子共振的E min，给出了其在不同频率和磁纬度上的分布情况。本文的结果对研究辐射带电子的损失有所助益。
摘要：电磁离子回旋（EMIC）波可以与辐射带电子发生共振相互作用，此过程要求电子具有最低能量E min，可以用该能
量衡量共振的难易。本文采用偶极子地磁模型，研究了等离子体在是否含有氮离子的不同条件下，激发的EMIC波与辐射
带高能电子共振的E min在不同频率和磁纬度上的分布，发现氮离子的存在会使新的共振频率带和共振禁带出现。关键词：电磁离子回旋波电子共振相互作用
图1 不同磁场强度沿磁纬度的变化
图5 典型磁暴时，背景含氮离子时，L=4，电子的E min在二维平面（ω，λ）上的分布

傅里叶变换离子回旋共振

有关“傅里叶变换离子回旋共振”的意思解释
有关“傅里叶变换离子回旋共振”的意思解释如下：
傅里叶变换离子回旋共振（Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance，FTICR）是一种质谱分析技术，其基本原理是利用离子在磁场中的回旋运动频率与离子质荷比之间的线性关系，通过傅里叶变换将离子的回旋频率转化为质荷比，从而实现对离子的精确测量。

在FTICR质谱仪中，离子被引入一个高磁场区域，并在磁场中做回旋运动。

通过在磁场中施加一个射频场，可以改变离子的回旋频率，使其与射频场的频率相匹配。

当离子的回旋频率与射频场的频率相匹配时，离子会受到额外的电场力作用，从而在磁场中加速或减速，形成一个振荡运动。

这种振荡运动可以被检测并记录下来。

通过对振荡信号进行傅里叶变换，可以得到离子的回旋频率。

由于离子的回旋频率与质荷比之间存在线性关系，因此可以通过测量离子的回旋频率来确定其质荷比。

这样就可以实现对离子的精确测量和定量化分析。

FTICR质谱仪具有高分辨率、高灵敏度、高精度和高可靠性等优点，因此在生物、医学、环境、材料等领域得到了广泛应用。

高中物理电磁辐射研究成果

高中物理电磁辐射研究成果
电磁辐射是指电和磁场以电磁波的形式沿着传播介质向周围传播的现象。

电磁辐射的
来源包括天然的放射性物质，人造发射源如电视、手机、微波炉等，以及太阳辐射。

电磁
辐射对人体健康具有潜在的危害，因此对电磁辐射的研究十分重要。

以下是一些高中物理
关于电磁辐射研究的成果。

1、电磁波的分类
电磁波可以根据不同的频率划分为不同的类型，包括无线电波、可见光、紫外线、X
射线和伽马射线等。

这些电磁波的特点和应用不同，比如无线电波用于通讯，可见光用于
照明和成像，X射线用于医学影像等。

电磁波具有波动性和粒子性。

波动性表现为电磁波在传播过程中具有振幅、波长、频
率等特性，可以根据波长和频率划分为不同的类型。

粒子性表现为电磁波由一组称为光子
的粒子组成，其中伽马射线具有最高能量的光子，而可见光波具有较低能量的光子。

电磁波对人体健康具有一定的影响，在高剂量情况下会引起较严重的生理和心理疾病。

因此，对电磁波的有效防护和控制至关重要。

相关的预防措施包括减少长时间接触电磁波
的机会，避免佩戴电磁辐射源等。

电磁波的应用非常广泛，包括通讯、照明、医学、科学研究等方面。

其中通讯应用最
为广泛，如手机、卫星通讯等；照明应用主要是可见光波，如LED灯等；医学应用主要是
X射线和伽马射线，如医学影像等；科学研究应用较为复杂，如天文学中的望远镜等。

总之，电磁辐射的研究和应用涵盖了许多领域，具有重要的科学价值和实际应用价值。

随着科技的不断进步，人们需要更深入地了解电磁辐射的特性和影响，以更好地控制和利
用电磁波的力量。

旋转哑铃系统的引力四极辐射

旋转哑铃系统的引力四极辐射
代洪霞
【期刊名称】《中国西部科技》
【年(卷),期】2007(000)020
【摘要】采用小参数展开法计算哑铃型模型的引力辐射,并导出其四极引力辐射功率表达式,数值计算所得的结果与天文观测相自洽,且比其它的计算方法简便。

利用小参数展开法还可以讨论四极以上的高阶引力辐射(八极以上的多极辐射),从而为高阶引力辐射的理论计算提供了一个新的方法和可能的途径。

【总页数】2页(P)
【作者】代洪霞
【作者单位】重庆工商大学计算机与信息工程学院;重庆
【正文语种】中文
【中图分类】P142.84
【相关文献】
1.电四极子作同频旋转振动的辐射 [J], 苏燕飞
2.双荷粒子系统电四极和磁四极电磁辐射的双矢势对偶理论 [J], 买买提阿不都拉·艾克木;沙依甫加马力·达吾来提;热孜万古丽·尼亚孜
3.关于双星系统引力辐射率的最早预言—介绍胡宁教授的重要贡献 [J], 关洪
4.一种旋转遮光式辐射测量系统的设计 [J], 纪晨;杨志勇;王建佳
5.等质量双星系统的引力四极辐射 [J], 代洪霞
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多离子空间等离子体中快磁声波与粒子的回旋共振特性

多离子空间等离子体中快磁声波与粒子的回旋共振特性肖晖;周庆华【期刊名称】《空间科学学报》【年(卷),期】2018(038)003【摘要】快磁声波是空间等离子体中一种接近垂直传播的右旋极化电磁波,能够在等离子体层内外传播.快磁声波与带电粒子的回旋共振相互作用能够导致高能电子随机加速和投掷角扩散、能量质子投掷角扩散等,从而影响辐射带高能带电粒子的动态过程.分别基于完整的色散关系和高密度近似的色散关系,在不同空间等离子体条件下研究多离子空间等离子体中不同传播角的快磁声波色散曲线,并计算了快磁声波与H+,He+和O+离子的最小共振能量.结果表明,当传播角较小时,采用高密度近似与采用完整色散关系计算的离子最小共振能量没有太大差别.在中低密度中强磁场空间等离子体中,传播角≥88°时高密度近似色散关系会带来很大的误差,因此应利用完整色散关系计算最小共振能量.【总页数】10页(P332-341)【作者】肖晖;周庆华【作者单位】长沙理工大学物理与电子科学学院长沙410114;长沙理工大学物理与电子科学学院长沙410114【正文语种】中文【中图分类】P353【相关文献】1.空间等离子体云的回旋同步辐射 [J], 孙伟英;王传兵;吴季;王水2.TMR中高能α粒子捕获共振Alfven离子回旋波不稳定性 [J], 卡伯达;林景;3.2cm电子回旋共振离子推力器离子源中磁场对等离子体特性与壁面电流影响的数值模拟 [J], 夏旭;杨涓;付瑜亮;吴先明;耿海;胡展4.微波等离子体电子回旋共振放电粒子模拟分析 [J], 张岩;钱禹行;刘尚合;赵鑫;郭英军;孙鹤旭5.多离子成分空间等离子体中斜传播波的混杂共振：（Ⅱ）实验观测与波模识别[J], 汤克云因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

离子回旋波射线轨迹分析

离子回旋波射线轨迹分析
朱学光
【期刊名称】《核聚变与等离子体物理》
【年(卷),期】1999(000)001
【摘要】运用离子回旋共振加热天线耦合模型，并采用波束分解的方法设定每一波束的初始条件，用射线轨迹方法计算了离子回旋波在等离子体中的功率沉积。

用这种方法只需较少的射线波束，就能给出较精确的计算结果。

【总页数】1页(P50)
【作者】朱学光
【作者单位】中国科学院等离子物理研究所;中国科学院等离子物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TL612.4
【相关文献】
1.在托卡马克离子回旋频段波加热中高能离子轨道损失特性 [J], 刘才根;石秉仁
2.多离子等离子体中斜传播左旋离子回旋电磁波的特性 [J], 肖伏良;蒋彬
3.基于离子回旋共振有质动力加速的螺旋波推力器原理 [J], 石峰;王昊
4.磁暴期间电离层电磁离子回旋波的地方时分布差异 [J], 孙璐媛;王慧;何杨帆
5.太阳风中离子束流与电磁离子回旋波的相互作用 [J], 向梁;吴德金
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地球磁层中合声波的扫频机制研究

地球磁层中合声波的扫频机制研究滕尚纯;陶鑫【期刊名称】《地球与行星物理论评》【年(卷),期】2022(53)5【摘要】哨声模合声波是地球磁层中常见且重要的电磁波动,其扫频结构的激发机制经过了近几十年的研究取得了重要进展.本文以合声波扫频结构激发模型的发展为脉络,结合卫星观测和数值模拟方法,讨论波动扫频结构的激发条件,扫频激发过程中的非线性波粒相互作用,以及历史上两类主流的合声波激发模型.其中一种模型的扫频率正比于背景磁场不均匀度,与地球磁层中的观测吻合较好,但无法解释均匀磁场下的扫频;另一种正比于波动振幅,可以被自洽的粒子模拟所验证,但两种扫频率的形式迥异.本文将重点回顾最新提出的命名为“TaRA”(Trap-Release-Amplify)的理论模型.该模型根据波动传播方向,将空间中赤道附近区域(即波动源区)分为上下游.这两个区域在波动激发过程中扮演着不同的角色.在下游区域,非线性波粒相互作用形成了相干的电子相空间结构;而在上游区域,当满足相位锁定条件时,为使得波动和粒子能量传输达到最大化,电子会选择性放大新的波动,造成波动扫频结构的形成.本文还将比较TaRA模型与过去两类主流模型的异同.合声波扫频机制的研究不仅可以解释与合声波精细结构有关的特征,加深理解波粒相互作用的非线性过程,还可以用于解释其他相关现象,如均匀磁场中合声波的扫频结构、地球磁层中电磁离子回旋波的扫频结构,以及存在于其它行星上的相关波动的扫频结构.【总页数】13页(P567-579)【作者】滕尚纯;陶鑫【作者单位】同济大学海洋与地球科学学院;中国科学技术大学地球和空间科学学院【正文语种】中文【中图分类】P354【相关文献】1.扫频式超声波纺织试验仪扫频电路的实现2.扫频式超声波对苎麻纤维脱胶效果的研究3.扫频式超声波纺织试验仪扫频电路的实现4.地球磁层中三波段合声波的激发机制5.薄膜铁磁材料特征参数扫场/扫频测试方法探讨因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

回旋波在相对论运动磁化等离子体上反射和透射

回旋波在相对论运动磁化等离子体上反射和透射
王耕国;朱家珍
【期刊名称】《电子学报》
【年(卷),期】1997(025)012
【摘要】本文研究回旋波在盯对论运动磁化等离子体中的传播特性和在磁化相对论邮电束前上的反射增益。

导出了回旋波的反射系数、透射系数和透射波色散关系和频率关系公式，讨论了透射波（右旋波和左旋波）的色散特性、传播特性和反射波的增益及生产全反射的入射频率区域。

【总页数】5页(P50-54)
【作者】王耕国;朱家珍
【作者单位】西安电子科技大学物理系;西安电子科技大学物理系
【正文语种】中文
【中图分类】O441.4
【相关文献】
1.磁化等离子体中相对论磁声孤立波的动力学性质 [J], 王云良;倪晓东;申江;钱萍;张禹
2.磁化等离子体中相对论磁声孤立波的动力学性质 [J], 王云良;倪晓东;申江;钱萍;张禹
3.运动非磁化等离子体中电磁波的相对论效应 [J], 黄冶
4.SO-FDTD法计算磁化等离子体层的反射透射系数 [J], 王飞;葛德彪;魏兵
5.电磁波在磁化等离子体上的反射特性研究 [J], 杨华;时家明;凌永顺
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辐射带离子回旋波和磁声波研究
辐射带中各种波动对其中电子通量的变化起着至关重要的作用。

暴时热离子的注入会形成不稳定的离子分布,激发两种低频波动。

其一是电磁离子回旋波,它可以和相对论电子回旋共振,被认为是暴时相对论电子损失的重要因素。

另一是磁声波,它可以和赤道附近的电子进行朗道共振,可以加速电子到极端相对论水平,也可以造成电子投掷角的蝶形分布。

本文介绍了对这两种波的相关研究。

第一章阐述辐射带的结构,简述基本的动力学过程,解释相关的背景理论模型,介绍所使用的观测数据,给出了论文研究思路。

第二章针对斜传播电磁离子回旋波对高能电子的非线性散射进行了研究。

电磁离子回旋波对高能电子的回旋共振散射被认为是辐射带高能电子快速沉降损失的重要因素。

波幅较大时波与电子发生非线性散射,偏离经典的准线性预期。

已有研究揭示了在平行的电磁离子回旋波中电子的非线性散射特征。

但实际观测到的电磁离子回旋波可以有很大的法向角,在斜传播的波中电子的非线性散射行为还没有研究。

利用试验粒子模拟和准线性理论计算,我们发现:斜电磁离子回旋波中,发生基频和谐频共振的电子都会出现显著的非线性效应,非线性电子损失的时间尺度比准线性的预期短。

随着波法向角增长,准线性和试验粒子输运系数的偏差逐渐缩小,损失的时间尺度之间的偏差也缩小。

这些结果有助于发展辐射带模型,使模型对电磁离子回旋波损失电子的预测更加准确。

第三章利用范艾伦双星对磁声波进行了协同观测。

磁声波是一种低频的哨声
模波动,可以通过朗道共振,局地加速赤道附近的磁镜捕获粒子,造成电子的蝶形投掷角分布。

之前的观测表明,磁声波辐射可以显著偏离当地质子回旋频率的整数倍,这些与局地激发理论产生矛盾的情况,可能是由磁声波传播所造成的。

但是,受制于卫星观测条件和数据处理计算,很难验证这种猜测。

我们利用具有高分辨率的频率一时间特征的范艾伦探针数据,进行了磁声波的协同观测。

观测发现:在更高的L壳,亚暴注入的热质子激发了分立的磁声波辐射,辐射线在频率一时间谱上呈现出清晰的上升调特征;在更内部的L壳,亚暴热质子并未注入其中,但磁声波几乎在同一时间被观测到,且波信号呈现出一致的频率一时间特征。

这些结果支持了磁声波局地激发理论和波传播的假设,有助于完善相关的磁声波模型,以便更准确地模拟辐射带中磁声波与电子的作用。

第四章总结了本文关于电磁离子回旋波散射电子和磁声波传播的主要工作,并对将来的关于这些波的进一步工作进行展望。