当射频电磁场穿透背景等离子体时的非线性趋肤效应区域
等离子体物理
2025-07-11 v5 应用物理
摘要
利用二维电磁粒子模拟研究射频电磁场穿透背景等离子体时趋肤层中的粒子动力学和功率沉积。我们识别出一种在低频（~MHz）和低压下的新区域，在该区域中电子在趋肤区域内的运动可以是高度非线性的。在大部分射频周期内，电子被矢势和静电势形成的有效势阱所捕获，能量沉积较小，磁矩μ不再是一个绝热不变量。然而，在振荡磁场过零附近的短暂时期内，电子被去捕获，导致一股射流状电流穿透到体等离子体中。在这些短暂时期内，功率沉积变得很高，表现出周期性的爆发特性。基于动力学理论，我们为新区域中的等离子体电流和能量沉积提供了解析表达式。提出了在新识别的低频周期性爆发区域与通常的异常非局域趋肤效应区域之间转变的判据，并进行了验证。
引用
@article{arxiv.2503.03508,
title = {Nonlinear skin effect regime when a radio frequency electromagnetic field penetrates into a background plasma},
author = {Haomin Sun and Jian Chen and Alexander Khrabrov and Igor D. Kaganovich and Wei Yang and Dmytro Sydorenko and Stephan Brunner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.03508},
year = {2025}
}