气体放电等离子体中朗缪尔探针应用中的问题

实验室等离子体参数的探针测量中,一般只注意作离子电流的修正.实际上,在某些情况下,探针污染和灯丝高能电子对测量结果的影响可能大得多.仅仅考虑灯丝高能电子对电子温度测量误差的影响,传统的方法求出的Te误差可达80％—200％.灯丝高能电子还使得饱和电流的测量误差达70％—150％,亦即电子浓度的误差.故需要对测得的电子温度和电子浓度作适当的修正.文章还讨论了探针表面污染给测量结果带来的误差.     

天基朗缪尔探针传感器设计与仿真

朗缪尔探针是进行空间等离子体电子密度和温度就位测量的重要仪器, 在电离层卫星探测和火箭探测中应用十分广泛. 传感器设计的合理与否是影响朗缪尔探针探测结果的关键因素之一. 朗缪尔探针传感器的结构本身比较简单, 但传感器的设计要受到多种物理条件及工程条件的限制, 其中, 有些限制条件相互制约甚至相互矛盾, 必须综合进行考虑. 从传感器形状、大小和表面材料的选取三个方面分析了朗缪尔探针的各种限制条件, 给出了一种原型朗缪尔探针的设计, 并通过仿真计算验证了该设计.      

朗缪尔探针在轨快速除污染技术研究

讨论了一种朗缪尔球形探针在轨快速去除表面污染的技术方法. 朗缪尔探针是空间等离子体原位探测的一项重要手段, 广泛应用于各种航天器. 探针传感器表面被污染时, 会造成探针I-V特性曲线失真, 从而导致探测获得的等离子体参数产生偏差. 通过试验验证了采用探针传感器加载高压的技术, 其可快速有效清除传感器表面污染, 确保朗缪尔探针在轨探测获得实时、准确的空间等离子体信息.      

磁云边界层内朗缪尔波活动现象的初步研究

对35例磁云边界层内朗缪尔波活动现象进行了初步分析, 发现两类磁云边界层内特有的朗缪尔波活动现象. 一类是相对于邻近鞘区和磁云本体, 整个边界层内朗缪尔波活动增强; 另一类是短时间的朗缪尔波爆发现象, 同时伴随着宽频带的多普勒频移离子声波活动. 考察了其中一例朗缪尔波爆发事件对应的高分辨率电子分布函数数据, 发现速度约为7×103 km/s的电子束流形成尾峰分布不稳定性导致了朗缪尔波的爆发.      

离子发动机羽流空间电位诊断

离子发动机羽流空间电位分布不合理可能会造成一系列问题,以至于影响航天器的正常工作。试验使用发射探针对20 cm氙离子发动机束流区等离子体空间电位进行诊断,测点选取轴向距离发动机出口平面250～900 mm,径向0～450 mm,探针钨丝直径0.1 mm,加热电流1.5～2.5 A。发射探针诊断建立在电子热发射基础上,因其I-V曲线拐点较朗缪尔探针更为明显,所以测量得到的空间电位分布更为准确。国外已经广泛使用发射探针测量等离子体空间电位,发射探针的试验数据处理方法仍存在较大分歧。从发射探针工作时的物理过程着手,分析热电子发射多少对空间电位诊断结果的影响,采用不同的探针I-V曲线处理方法并对各种方法利弊进行讨论,分析偏离真实空间电位的原因,比较得到较为合理的结果,对发射探针的结构改造和加热电流的选取提供依据,为发动机性能的改善和羽流仿真模型提供参考。     

利用Langmuir探针诊断激波管高温高密度等离子体

利用Langmuir探针诊断等离子体参数的基本原理,对由激波管产生的高温等离子体进行了密度诊断,实时得到了较为完整的等离子体伏安特性曲线,并通过数据处理得到等离子体电子温度、电子密度参数等。比较了激波马赫数9Ms~24Ms范围内,Langmuir探针与离子探针收集法电子密度测量结果,二者的差异较小,且具有相同的变化趋势,因此验证了采用本实验装置诊断等离子体的可靠性和正确性,为高温高密度等离子体的研究提供一种有效的诊断手段。     

BGK模离子声波的实验研究

文中实验研究证实了BGK模离子声波的存在.用连续波和调制脉冲波两种方法研究了由慢电子漂移引起的增长离子声波不稳定性.同时首次测量了激发BGK模离子声波的条件.得到的结果与理论预言是一致的.      

微阴极电弧推力器羽流探针诊断研究

微阴极电弧推力器（micro-cathode arc thruster,μCAT）具备功率低和结构简单的特点,能够满足微纳卫星的任务需求,具有良好的发展前景。μCAT羽流的诊断可以揭示推力器的加速机理,对提高其性能具有重要意义。利用朗缪尔三探针对μCAT羽流进行诊断,得到了μCAT羽流不同位置的电子温度、电子密度和离子速度等羽流特性,研究了外加磁场、充电时间和阴极材料对羽流特性的影响。研究结果表明,μCAT放电初期产生的等离子体电子温度较高,密度较大;随着等离子体向下游运动,电子温度和电子密度降低,离子速度增大;外加磁场的磁感应强度越强,电子温度和离子速度越高,电子密度有所降低;磁场位置适当向推力器下游平移,能够有效提高推力器中轴线的电子密度;μCAT充电时间越长,电子温度、电子密度和离子速度越大;相比于CuW和AgW阴极,Ti阴极羽流的电子温度更高,电子密度更低。     

利用半导体二极管伏安特性进行朗缪尔探针性能测试研究

研究讨论了一种利用半导体二极管伏安特性进行朗缪尔探针性能测试的方法. 设计的朗缪尔探针性能测试方法对外界因素要求较低,在常温常压的通常实 验室环境下即可进行,其测试结果可作为利用地面等离子体环境进行定标测试 前的初步性能验证. 通过实验室环境下的测试试验, 验证了该方法的有效性和 可行性.      

电磁监测试验卫星离子漂移计定标实验研究

离子漂移计用于探测离子垂直轨道方向的漂移速度.离子漂移计的定标实验包括电子学定标和等离子体环境定标.通过对自行研制的电磁监测试验卫星离子漂移计的电子学定标方法研究,测试得到离子漂移计的噪声、电流测量范围、增益和修正系数以及温漂等电子学定标参数.测试结果表明,离子漂移计的电子学性能优于设计要求,满足科学探测需求.此外,借助于意大利INAF-IAPS等离子体测试实验设备模拟电离层等离子体环境,对离子漂移计的等离子体环境定标问题进行了分析研究.等离子体环境下的测试结果表明,该离子漂移计在特征点处测量结果满足仪器指标要求,能够正确探测离子横向速度,且其相对精度满足设计要求.      

翟志刚:我还想去月球看看

“To the moon!”咔!在世界月球会议的会标前，国际月球探测工作组执行主任伯纳德。福音一手指着月球的方向，一手亲密地揽着翟志刚，留下了一张珍贵合影。     

众眼看宇宙

<正>这对距离我们1700万光年、位于大熊座内的星系对——NGC5216(上)和NGC5218,看起来很像是被一条细线栓在一起。只不过这条由云气、尘埃和恒星所构成的细线(实际上是细长的恒星"潮汐尾"     

众眼看宇宙

这张照片的主角是我们太阳系最奇特的卫星——木卫一的真彩色照片。原图由1995年～2003年之间环绕木星的"伽利略"号探测器拍摄,经过复杂技术的处理,才还原给我们一个真实的木卫一。木卫一的主色调来自硫酸和硅酸盐岩浆。它的表面有许多活火山,在木星和其他木星卫星的强大引力作用     

众眼看宇宙

当我第一眼看到这张哈勃空间望远镜的最新照片时,脑海中立刻涌现出了一行肃杀的文字:"地狱变相图"!尽管我从没见过盛唐画圣吴道子的这幅作品。这张照片森冷的墨色背景中,如恶魔般贲起的云气正翘首以盼的那抹灵光,是不是有点像普照大地的佛光呢?     

众眼看宇宙

<正>在距离我们20万光年的卫星星系——小麦哲伦星系之外围,有一个年龄只有500万年的年轻星团NGC602。在这张哈勃望远镜拍摄的精彩照片中,NGC602仍然包覆在孕育它们的气体和尘埃里。如梦似幻的脊状尘埃和云气说明了在NGC602里面,大质量年轻恒星所发出的高能量辐射和激波,已经侵蚀了附近的尘埃,并触发从星云中心渐次往外传播的恒星形成活动。     

众眼看宇宙

不要惊慌，太阳还没有爆炸!这张疯狂的影像是由今年3月30日刚升空的太阳动态观测站（Solar Dynamics Observatory，SDO）所拍摄的远紫外光波段下的伪彩色太阳像，主角还是那个我们熟悉不过的太阳。图中颜色最浅的地方，温度高达100万开。太阳左上方边缘的环形亮弧，就是日珥，它温度虽高，但其实比太阳圆面暗弱得多，白天淹没在被地球大气散射光中，无法看到。太阳上端那些红色的针状尖条，也是高温的小日珥，最高的有9000千米长。它们都是太阳磁场活动的产物。     

众眼看宇宙

星系NGC 5216（上）和NGC 5218看起来很像是被一条细线栓在一起。只不过,这条由云气、尘埃和恒星所构成的细长潮汐尾,足足有22000光年长！     

From the Solar Wind to the Magnetospheric Substorm

This paper gives a brief outline of the progression from the first substorm model developed in Ref.[4] and[8] based on Kennel's ideas[3], to the present views about the mechanism by which solar wind kinetic energy is converted to electromagnetic energy at the Bow Shock and by which this energy is transferred to the magnetosphere in the form of current; about the transformation of the energy of this current to gas kinetic energy of convecting plasma tubes, and, finally, the back transformation of gas kinetic energy to electromagnetic energy in secondary magnetospheric MHD generators. The questions of the formation of the magnetospheric convection system, the nature of substorm break-up, and of the matching of currents in the magnetosphere-ionosphere system are discussed.      

Contribution of ionospheric TEC anomalies to detecting the seismic precursors related to the 2008 Oran-Algeria event

The ionospheric anomalies observed before any notable earthquake have become the subject of predictive research in the field of seismo-ionospheric coupling and/or Solid Earth-Atmosphere. In this paper, the concept of ionospheric modeling has been applied using total electronic content (TEC); derived from dual-frequency GPS recordings from about sixty permanent geodetic stations. The study and the analysis of the anomalous TEC variations, quantifiable on a regional scale, allowed us to detect the principal precursors of the M_w 5.5 earthquake that hit Oran on June 06th, 2008. The envisaged analytical approach is based principally on the time delays estimation relating to the seismic responses from the triggering (lithospheric seismic source) until their recording in data Rinex (GPS_IGS stations) through the reflection system of the electromagnetic waves on the ionospheric level (F2-layer).Indeed, in term of location, the longitude-latitude coordinates of the Oran event epicenter (0.658°W, 35.883°N) affecting the coastal margin of Western Algeria without too much material damage. Although the magnitude of this earthquake is qualified moderate (M_w 5.5, seismic intensity scale V-VI), one can observe apparent disturbances in the terrestrial electromagnetic spectrum associated with ionospheric TEC variations. In the domain of geodetic data analysis, we have noted a significant increase in the ionospheric TEC, which announces the arrival of a seismic precursor several days before the main studied event. Against this background, we emphasize that any seismic event, of significant magnitude, often carries information associated with other variants involved in the package of earthquake studied. Among these variants we evoke the effect of the magnetic field and the effect of the surrounding environment, etc. As for the specific behavior of the GPS_TEC signal, obtained from the Rinex data, and its interaction with the associated seismic activity, we highlight the existence of a spectral conformity between the geomagnetic field and that of the TEC content (spontaneous polarization of the TEC).Finally, we have just confirmed the effectiveness of this forecasting approach which relates the seismo-ionospheric precursors that are embedded in the physical trace of the electromagnetic signal relative to significant and/or moderate earthquakes (M ≥ 5); such as the envisaged case of the 2008 Oran event.     

行星际起伏向磁层顶的输运

时间尺度为分钟数量级的太阳风速度和行星际磁场大幅度扰动实际上始终存在于行星际空间的。这些扰动一直传输到紧贴磁层边界面外侧的区域。它们在磁鞘等离子体和磁层顶的相互作用过程中可能起很重要的作用。行星际起伏中的磁场分量在通过地球弓激波时首先经历一次跳跃,然后一部分扰动被带到磁层边界面处。在边界面附近磁场扰动幅度被大大地放大了。弓激波上游的太阳风条件控制了放大因子。本文所作的数值模拟研究结果表明,如果上游有大幅度的扰动,在边界面附近就有大幅度的Alfven起伏的磁场分量。当上游磁场接近垂直于日地联线时,放大因子变得相当大,而且放大因子随上游的等离子体β值和/或Alfven马赫数的增加而增加。上游各向异性对放大因子的影响不大。在磁层边界附近存在大幅度起伏表明这里不存在稳定的片流。