平面同心环天线驱动蓝色核心螺旋波放电的空间与时间演化
等离子体物理
2025-06-13 v1
摘要
在直线实验先进装置（LEAD）上，研究了由带有四个同心环的平面天线驱动的蓝色核心螺旋波放电的空间与时间演化。随着射频输入功率的增加，放电经历了从E模到H模、W模和蓝色核心模的明显密度跃迁。这与先前使用其他典型螺旋波天线的观测结果类似；然而，该特殊天线能够驱动更高层级的模态，使得蓝色核心等离子体柱在径向上实际呈空心分布，即峰值偏离轴心，这是此前未曾展示过的。该柱在蓝色核心模下呈现逆时针旋转，在非蓝色核心模下呈现顺时针旋转。其原因可归结为两种模式下的径向电场差异，通过ExB驱动反转了旋转方向。此外，使用双流体等离子体流动模型计算了蓝色核心螺旋波等离子体的离心不稳定性。结果表明，不稳定性在轴向波数较小时较强，在轴向波数较大时减弱。扰动密度峰值位于半径0.045 m处，而平衡密度梯度峰值位于半径0.055 m处。两者径向位置的重合表明这是一种由密度梯度驱动的电阻漂移模。蓝色核心模在磁场或流速超过阈值后会减弱。进一步提高功率会导致等离子体密度梯度更加平滑。电子温度剖面随功率增加而降低，且电子温度在核心内部的径向梯度随磁场变化而减小。据我们所知，这是首次对平面天线驱动的蓝色核心螺旋波等离子体进行详细表征，尤其是在方位角旋转和离心不稳定性方面。
引用
@article{arxiv.2506.10493,
title = {Spatial and temporal evolutions of blue-core helicon discharge driven by planar antenna with concentric rings},
author = {Chao Wang and Lei Chang and Ling-Feng Lu and Shunjiro Shinohara and Zhi-De Zeng and Ilya Zadiriev and Elena Kralkina and Zhi Li and Shi-Jie Zhang and Zi-Chen Kan and Ye Tao and Ding-Zhou Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.10493},
year = {2025}
}