基于基准化水动力学等离子体模拟的放电毛细管表征
等离子体物理
2025-06-23 v1
摘要
等离子体加速器利用等离子体波中的强电场来加速带电粒子，因而成为射频技术的紧凑替代方案。放电毛细管是等离子体加速器研究中使用的等离子体源，用于提供加速靶标或作为等离子体透镜捕获或聚焦加速束。它们适用于驱动等离子体加速器和激光驱动等离子体加速器，并且可在延长的时间内维持高重复频率。尽管具有上述优势，但对放电毛细管的高保真模拟仍具有挑战性，因为涉及多种机制且难以在实验中进行诊断。本文利用水动力学等离子体模拟来检视放电过程，并讨论对未来加速器系统的意义。该模拟模型通过 50 毫米长、1 毫米宽的等离子体毛细管进行 12-27 kV 放电、2-12 mbar 氢气压力下的实验测量进行验证。对于 20 kV 且 8.7 mbar 的情况，放电示意将 178 mJ 能量沉积于等离子体中。讨论了使用 Hα 发射光谱学进行常规密度测量方法的潜在困难。该模拟模型使我们能够探讨重复性、热流管理以及通过放电对等离子体轮廓的精细调制。
引用
@article{arxiv.2506.16192,
title = {Characterization of discharge capillaries via benchmarked hydrodynamic plasma simulations},
author = {S. M. Mewes and G. J. Boyle and R. D'Arcy and J. M. Garland and M. Huck and H. Jones and G. Loisch and A. R. Maier and J. Osterhoff and T. Parikh and S. Wesch and J. C. Wood and M. Thévenet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.16192},
year = {2025}
}