多离子物种碰撞等离子体激波中激波前沿分离的观察
等离子体物理
2020-04-03 v3
摘要
我们在多离子物种碰撞等离子体激波中观察到激波前沿分离和依赖于物种的激波宽度,该激波由Plasma Liner Experiment [S. C. Hsu et al., IEEE Trans. Plasma Sci. 46, 1951 (2018)]上He/Ar混合物(初始数密度97% He和3% Ar)的斜向合并等离子体射流产生。通过将激波的单幅可见光图像分流至两台具有不同窄带通滤光片(589 ± 5 nm用于观测He-I谱线,500 ± 25 nm用于Ar-II谱线)的快帧相机,同时记录He-I 587.6 nm和Ar-II 476.5-514.5 nm附近的可见光等离子体发射。对于这些实验条件(激波前离子和电子密度约5*10^14 cm^-3,离子和电子温度约2.2 eV,相对等离子体合并速度22 km/s),观测推断的He/Ar激波前沿分离量和激波宽度本身均小于1 cm,对应于约50个激波后热离子-离子平均自由程。这些实验长度尺度与使用Chicago代码的1D多流体模拟结果在定性和定量上合理一致。然而,实验推断与模拟预测的电离态和谱线发射强度存在差异,尤其在激波后区域。总体而言,实验和模拟结果与理论预测一致,即较轻的He离子在整个激波前沿内比较重的Ar离子扩散得更靠前。
引用
@article{arxiv.1908.00454,
title = {Observation of Shock-Front Separation in Multi-Ion-Species Collisional Plasma Shocks},
author = {Tom Byvank and Samuel J. Langendorf and Carsten Thoma and Scott C. Hsu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.00454},
year = {2020}
}