X射线耀斑的分析及其与Ha耀斑的比较

本文利用SMM卫星的X射线资料,以及云南天文台的光学观测资料,分析了1980年7月14日的3B级耀斑.求得X射线耀斑能谱随时间的变化;计算了耀斑爆发时加速的电子总数和电子的平均能量;并测量和比较了Hα耀斑和X射线爆源的位置.结果表明:(1)硬X射线爆由高能非热电子束引起;(2)软X射线爆基本上由高温等离子体的热韧致辐射所产生,但必须考虑非热电子轫致辐射的贡献;(3)确定X射线爆源的高度,有赖于耀斑模型及活动区磁场位形.所得结果支持耀斑过程的新浮磁流模型(EMF模型).     

1983年2月3日双带耀斑爆发事件的综合分析

本文在统一模型的考虑下,对1983年2月3日太阳3B级Hα双带耀斑和共生的爆发事件进行了综合分析研究.探讨了其中主要的共生辐射的物理过程和内在联系,并讨论了Ⅲ型、Ⅳ型和微波射电爆发源的非热电子束流对产生Hα双带耀斑和硬X射线爆发所起的重要作用.     

太阳耀斑硬X射线能谱演变特征

太阳硬X射线是耀斑高能电子束流与太阳大气相互作用产生的韧致辐射,根据简单的太阳耀斑环物理模型,假定具有流量与能谱同步变化的高能电子束流从耀斑环顶部注入,计算了硬X射线辐射在不同的靶物质密度区的能谱演变特征。结果表明:硬X射线辐射在低大气密度靶区呈现软一硬一硬的能谱演变特征,在高密度靶区硬X射线能谱则具有软一硬一软的变化特征。高能电子束流持续时间影响谱型转变区域在耀斑环中的高度。      

用半经验模型研究耀斑大气的能量耗散

本文利用南京大学太阳塔多波段光谱资料推求出的两个耀斑(一个SB级,一个2B级)的半经验模型;计算了耀斑不同时刻的辐射损失速率,并与电子束轰击和X线作用下的产能率作了比较.结果表明,耀斑不同时刻的色球辐射损失变化可达一个量级以上;耀斑脉冲相前后电子束轰击加热相当有效;耀斑强度极大时,电子束轰击和X线加热都有作用;耀斑主相时,X线加热更能有效地平衡辐射损失.但是,尤其是对大耀斑来说,色球低层和光球上层的加热既不能用电子束轰击,也不能用X线的作用来解释;可能存在某种把能量从色球上层向低层转移的机制.研究也表明,耀斑随时间变化的半经验模型为研究耀斑的能量耗散过程提供了很好的工具.      

太阳耀斑显著的热和非热事件的统计特征

本文利用GOES卫星和SMM卫星软、硬X射线耀斑观测资料,分析耀斑中软、硬X射线辐射流量的分布,发现太阳耀斑存在着显著的热事件(PT事件)和显著的非热事件(PNT事件),它们主要特征是:(1)PT事件为缓变型耀斑,PNT事件为脉冲型耀斑;(2)PT事件的硬X射线谱较软,PNT事件能谱较硬;(3)PNT事件非热能量释放速率比PT事件快3—10倍;(4)耀斑发展趋缓慢,PT事件中软X射线峰值流量越大;(5)耀斑中PNT事件约占60％,PT事件约占40％.最后定性讨论了产生PT和PNT事件的可能机制.      

暗条电流演化和耀斑储能

利用紫金山天文台观测的编号为McMath8207和McMath16171两个活动区光学资料,采用KR和KS两种理论模型,计算了活动区暗条电流演化过程.结果表明:不同的暗条扰动可以导致不同类型的耀斑;出现在强活动区新浮磁流附近的拱状暗条可用KR模型描述,它们往往处于较低层次,具有较强的初始电流,在新浮磁流的挤压和剪切作用下可形成中性电流片,导致高能耀斑发生.而符合KS模型的宁静暗条,在新浮磁流或耀斑波作用下亦可被激活,但其初始电流较弱,往往只能为热耀斑提供能量.      

1980年7月14日耀斑和磁流浮现模型

本文利用云南天文台耀斑H_α巡视观测、活动区白光照相及速度场资料,结合SMM的X射线资料和北京天文台的射电观测资料,对1980年7月14日日面3B级大耀斑进行了综合研究。对照耀斑过程的磁流浮现(EMF)模型,我们分析了活动区的形态变化特征,估算了耀斑释放的磁能、耀斑过程的特征时间及耀斑爆发时加速的电子总数和加速电子的平均能量。结果表明:(1)耀斑过程的EMF模型与观测结果基本符合,可以认为EMF模型能够较好地说明耀斑的物理过程。(2)根据对速度场资料及耀斑产生位置的分析,初步认为电流片可能位于速度中性线与磁中性线的交点处及其附近,或速度中性线与暗条的交点处及其附近[3]。(3)观测和计算表明,硬x射线爆是由电流片中加速的高能非热电子所产生,而软X射线爆则由耀斑区的高温等离子体的热轫致辐射所产生。      

日冕背景下的等离子体尾场效应

计算了高能脉冲电子束在冷背景和热背景等离子体条件下产生的等离子体尾场(PWF)大小,讨论了高能电子束的速度、密度、长度对等离子体尾场分布的影响。在这基础上,研究了太阳耀斑脉冲相产生的向外逃逸高能脉冲电子束在日冕背景等离子体条件下激发的等离子体尾场分布以及对其捕获电子的加速。      

电子束撞击介质表面引发的带电现象分析

现有关于介质微波部件微放电的相关研究多从谐振条件及出射电子产额方面出发分析微放电发生原因及其抑制方法,而很少分析航天器表面电位对于微放电发生的影响。文章对碰撞电子与介质表面相互作用后二次电子发射特性进行综合分析;重点研究了不同介质表面初始电位情况下,恒定能量的电子束流持续轰击介质表面时介质表面电位及电子束流碰撞能量的变化趋势;并对稳定后的电子束流碰撞能量和介质表面电位进行了理论计算,计算结果表明系统平衡状态时的表面电位受初始电子能量及第二临界能量影响有明显改变。此外,文章探究了单一能量及连续能量入射介质表面时表面带电对于二次电子发射的影响,研究表明：带有电位φ的表面会使临界能量发生偏移量-eφ的相对偏移;对于连续能量的入射电子束,介质表面带电会很大程度上改变入射电子束的能量范围,从而影响微放电发生的风险。     

太阳耀斑硬X射线高能时延和辐射展宽

本文从耀斑高能电子束流与太阳大气相互作用产生硬X射线辐射的基本事实出发,根据观测资料,提出了一个流量与能谱同步变化的注入源函数模型,研究太阳大气(靶物质)密度对耀斑硬X射线时间响应.理论计算与观测事实基本一致.主要计算结果如下:高能时延与辐射展宽是耀斑硬X射线轫致辐射时间特征的二种表现,硬X射线发射区的太阳大气密度越低,高能时延与辐射展宽效应越明显,二者之间存在显著的相关性.      

Nonlinear electron-acoustic rogue waves in electron-beam plasma system with non-thermal hot electrons

The properties of nonlinear electron-acoustic rogue waves have been investigated in an unmagnetized collisionless four-component plasma system consisting of a cold electron fluid, non-thermal hot electrons obeying a non-thermal distribution, an electron beam and stationary ions. It is found that the basic set of fluid equations is reduced to a nonlinear Schrodinger equation. The dependence of rogue wave profiles on the electron beam and energetic population parameter are discussed. The results of the present investigation may be applicable in auroral zone plasma.     

一种低能量远焦距电子枪技术

针对可移动非接触式月球表面电位探测器的电位无扰动测量单元对低能远焦电子束的需求，设计了低能远焦电子枪。以平板二极管电子枪为电子源，匹配两个静电聚焦透镜，将电子源引出的发散电子束聚焦为需要的形状，并加速至所需能量。优化电子枪的几何参数以及施加在电极上的电位，电子枪引出的电子束能量在5～500 eV内，并且具有良好的电子光路特性。电子束能量为5 eV时，初始半径r为5 mm，束腰至电子枪出口的距离p约为133 mm。随着能量增加，r逐渐减小至500 eV时的3 mm左右，p逐渐减小至105 mm。电子束经月球表面电场反射被电子收集平极接收，仿真数据和理论分析结果均表明，电子枪的工作距离为400～600 mm，平板接收的电子占发射电子比例在96%以上。电子枪结构质量仅408 g，满足探测器对电子枪的质量需求。     

Solar flare electron acceleration: Comparing theories and observations

A popular scenario for electron acceleration in solar flares is transit-time damping of low-frequency MHD waves excited by reconnection and its outflows. The scenario requires several processes in sequence to yield energetic electrons of the observed large number. Until now there was very little evidence for this scenario, as it is even not clear where the flare energy is released. RHESSI measurements of bremsstrahlung by non-thermal flare electrons yield energy estimates as well as the position where the energy is deposited. Thus quantitative measurements can be put into the frame of the global magnetic field configuration as seen in coronal EUV line observations. We present RHESSI observations combined with TRACE data that suggest primary energy inputs mostly into electron acceleration and to a minor fraction into coronal heating and primary motion. The more sensitive and lower energy X-ray observations by RHESSI have found also small events (C class) at the time of the acceleration of electron beams exciting meter wave Type III bursts. However, not all RHESSI flares involve Type III radio emissions. The association of other decimeter radio emissions, such as narrowband spikes and pulsations, with X-rays is summarized in view of electron acceleration.     

The multi-wavelength study of the effect of energetic particle beams on the chromospheric emission in the 25th July 2004 solar flare

We present the multi-wavelength study of short-term variations of Hα line emission located in multiple kernels on the both sides from magnetic neutral line in the 25th July 2004 solar flare observed by VTT (Tenerife). The HXR and Hα emission in the kernels 1 and 3 is close spatially and temporally while in kernels 4 and 7 there is only delayed Hα emission observed tens seconds after HXR in the kernels 1 and 3. The locations of Hα kernels 1, 3, 4 and 7 are on the opposite sides from the magnetic neutral line. The temporal variations of Hα emission in kernels 1 and 3 coincide within 5 s with the HXR photon emission. The latter is found to have double power law photon spectra, which were corrected to a single power law with the turning point technique accounting for Ohmic losses and collisions. The Hα emission is fit by full non-LTE simulations in an atmosphere heated by an electron beam with the parameters derived from the HXR emission. The combination of radiative, thermal and non-thermal mechanisms of excitation and ionization of hydrogen atoms is considered. The temporal evolution of simulated Hα emission in the kernel 3 fits rather well the two observed intensity increases: the first at the flare onset (13:38:39–13:39:30 UT) caused by pure non-thermal excitation by beam electrons and the second one appearing after 13:40:00 UT because of a hydrodynamic heating. The observed close temporal correlation or delay of Hα emission with HXR emission points out to the precipitation either of electron (kernels 1 and 3) or protons (4 and 7).     

太阳射电微波爆发的频谱分析

1981年4月1日太阳发生一个4N级Hα耀斑并伴随出现强烈的IV型射电爆发.本文对北京天文台,西澳大利亚站等射电资料进行分析.分析表明:(1)该事件的微波源状态相对稳定,米波源位置存在移动,因此产生微波辐射与米波辐射是两组不同的电子群体,在爆发频谱指数的时变曲线上表现出明显的形态差异.还由于两者辐射源的位置不同,微波与米波的爆发在峰值时刻上也不完全符合.(2)4月1日微波大爆发是由三个主爆发组成的,它们的峰值时刻分别为0135.1,0146.1,0153.6UT.由射电高频端谱指数算出的非热电子能谱指数表明,在射电爆发的三个峰值时刻电子能谱都变硬.本文还得出该活动区的非热电子平均速度(以光速c为单位)β为0.9左右,磁场强度B为430G.并由回旋同步辐射阻尼算得,非热电子的寿命为829秒,这个数值与三个主峰的持续时间相吻合.     

航天器介质放电脉冲频谱特征实验研究

空间电子辐射环境下,航天器介质的充放电效应是威胁航天器安全的重要因素.介质放电现象除与材料参数及构型相关外,还与空间电子环境密切相关.本文通过电子枪和Sr90放射源在地面实验装置上模拟空间电子辐照环境,测试了环氧树脂、聚四氟乙烯、聚酰亚胺等常见空间材料在不同温度、不同电子能量和电子束流强度影响下的放电脉冲,并对放电电流脉冲和电场脉冲进行频谱分析.实验分析结果表明,介质材料的放电电流脉冲频谱具有明显的单峰结构,该峰值与材料厚度和入射电子能量相关,但受材料温度和辐照束流强度影响不大.      

硅化物涂层电子束重熔表面改性技术

在Nb521铌合金表面采用料浆烧结法制备硅化物涂层,利用高频扫描电子束对硅化物涂层进行重熔处理,通过扫描电子显微镜对处理样品表面形貌进行组织结构分析。研究表明,经过电子束重熔处理,硅化物涂层表面陶瓷晶粒粒度降低,表面粗糙度降低,陶瓷颗粒之间烧结作用增强,重熔区域与未处理区域具有明显的边界,电子束能量分布较均匀,电子束重熔提高了硅化物涂层的抗氧化性能和抗热震性能。