强流离子束在等离子体中的输运过程及高次谐波的激发

【作者】 胡章虎； 王友年； 赵永涛；

【机构】 大连理工大学； 西安交通大学；

【摘要】 强流离子束与等离子体相互作用的研究一直以来是人们关注的热点问题。本文利用二维静电及电磁粒子模拟程序IBMP(Ion Beam-Plasma Interactions with Particle Simulations)研究了离子束在等离子体中的输运及激发不稳定性过程,考虑了有限半径等离子体及离子束径向密度分布等因素的影响。结果表明:对于长离子束,有限宽度的等离子体(等离子体半径接近或等于离子束半径)仍然能够完全中和离子束的空间电荷,离子束在小半径等离子体中有着更好的聚焦效果。此外,随着离子束穿行距离的增加,离子束会在等离子体中激发双流不稳定性。这种不稳定性的饱和机制是由纵向尾波场捕获等离子体电子或者束离子所决定的。研究发现在不稳定达到饱和时,离子束在等离子体中激发高次谐波。这种高次谐波可以被看成是被捕获的等离子体电子与静电波相互作用产生的强制扰动。高次谐波的激发会使得离子束密度及纵向电场在纵向上出现多个尖锐的峰值,峰值大小由高次模与基模之间的强度比值所决定的。更多还原