INCA放电中随机加热的动力学模型
摘要
基于平面内诱导的周期结构涡旋场的新型电子加热机制于2014年首次提出[U. Czarnetzki and Kh. Tarnev, Physics of Plasmas 21, 123508 (2014)]。该理论概念现已在实验中实现，证实了此类阵列结构中的高效无碰撞加热[Ph. Ahr, T.V. Tsankov, J. Kuhfeld, U. Czarnetzki, submitted to Plasma Sources Science and Technology, arXiv:1806.02043v1 (2018)]。这一新概念称为“感应耦合阵列”：INCA。此处，无碰撞（随机）加热背后的物理机制通过两个解析模型进行研究。首先，通过对单电子轨迹进行随机平均，研究了场在垂直于平面方向呈指数空间衰减的阵列场结构中的电子加热率。该方法类似于标准感应耦合等离子体中经典随机加热的Lieberman模型。该分析表明，沿垂直方向热运动的经典随机加热贡献可忽略。然而，平面内存在强烈的无碰撞非局域加热效应。总之，加热在平面内为非局域，在垂直方向为局域。这一认识允许直接求解无碰撞Boltzmann方程，不仅确认了Lieberman模型的结果，还给出了复电导率的显式表达式。基于该电导率，计算了有效随机碰撞频率、复阻尼系数以及场向等离子体中的相关场穿透。最后，模型中纳入了与中性背景原子的弹性碰撞，并推导出随机加热主导欧姆加热的条件。
引用
@article{arxiv.1806.00505,
title = {Kinetic Model for Stochastic Heating in the INCA Discharge},
author = {Uwe Czarnetzki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.00505},
year = {2018}
}
备注
Updated version with arXiv reference for the experimental paper included, section 2.3 and appendix C have been updated and a minor error corrected