搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究

林敏 徐浩军 魏小龙 梁华 张艳华

引用本文:
Citation:

电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究

林敏, 徐浩军, 魏小龙, 梁华, 张艳华

Experimental investigation on attenuation effects of electromagnetic waves in an unmagnetized plasma

Lin Min, Xu Hao-Jun, Wei Xiao-Long, Liang Hua, Zhang Yan-Hua
PDF
导出引用
  • 针对等离子体隐身技术在航空航天领域的良好应用前景, 开展垂直入射到具有金属衬底的非磁化等离子体中电磁波衰减特性的理论与实验研究. 利用WKB方法对电磁波衰减随等离子体参数的变化规律进行了理论分析. 利用射频电感耦合放电方式产生稳定的大面积等离子体层, 搭建了等离子体反射率弓形测试系统, 进行了电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究. 利用微波相位法和光谱诊断法, 得到不同放电功率下的等离子体电子密度, 其范围为8.17×109–7.61× 1010 cm-3. 本实验获得的等离子体可以使2.7 GHz 和10.1 GHz电磁波分别得到一定的衰减, 且电磁波衰减的理论与实验结果符合较好. 结果表明, 提高等离子体电子密度和覆盖均匀性有利于增强等离子体对电磁波的衰减效果.
    Plasma stealth technology has many unique advantages, hence it has a promising application in the aviation and aerospace fields. The attenuation characteristics of vertical incidence of electromagnetic waves into unmagnetized plasmas with metal underlay are studied theoretically and experimentally in this paper. Regulations for the change of electromagnetic wave attenuation with plasma parameters are analyzed in theory using WKB method. A-large-area plasma slab is generated stably by inductively coupled discharge, and the reflectivity arch test system of plasma slab is set up. While the attenuation effects of electromagnetic wave in unmagnetized plasmas are studied experimentally. The electron density of plasma generated at different discharge powers is obtained by using the microwave phase and plasma spectrum diagnostic technique, ranging from 8.17× 109 to 7.61× 1010 cm-3. The plasma generated by inductively coupled plasma (ICP) has an effect on the attenuation of electromagnetic waves, and the experimental results accord well with the theoretical ones. Results show that increasing the plasma electron density and covering homogeneity can contribute to improving the attenuation effect of plasma on electromagnetic waves.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51276197)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51276197).
    [1]

    Alexeff I, Anderson T, Parameswaran S, Pradeep E, Hulloli J, Hulloli P 2006 IEEE. Trans. Plasma. Sci. 34 166

    [2]

    Destler W W, DeGrange J E, Fleischmann H H, Rodgers J, Segalov Z 1991 J. Appl. Phys. 69 6313

    [3]

    Vidmar W 1990 IEEE. trans. Plasma. Sci. 18 733

    [4]

    Eugen Statnic, Valentin Tanach 2006 Plasma Sources Sci. Technol. 15 465

    [5]

    Zhang Y X, Liu S G, Yan Y, Jia J 2010 Chin. Phys. B 19 105202

    [6]

    Zhuang Z W, Yuan N C, Liu S B, Mo J J 2005 Plasma Stealthy Technology (Beijing: Science Press) pp44-46 (in Chinese) [庄钊文, 袁乃昌, 刘少斌, 莫锦军2005等离子体隐身技术 (北京: 科学出版社)第44–46页]

    [7]

    Li Y, Zhang W J, Mo J J, Yang H J, Yuan N C 2008 Journal of Microwaves. 24 23 (in Chinese) [李毅, 张伟军, 莫锦军, 袁乃昌 2008 微波学报 24 23]

    [8]

    Swarner W G 1963 IEEE Tran. Antennas Propag. 11 558

    [9]

    Gregoire D J, Santoru J, Schumacher R W 1992 AD-A250710

    [10]

    Petrin A B 2001 IEEE Tran. Plasma Sci. 29 471

    [11]

    Kim H C, Verboncoeur J P 2007 Computer Phys. Communications 177 118

    [12]

    Liu S B, Mo J J, Yuan N C 2004 Acta Phys. Sin. 53 778 (in Chinese) [刘少斌, 莫锦军, 袁乃昌 2004 物理学报 53 778]

    [13]

    Dai Y, Liu S B, Wang S Y, Kong X K, Chen C 2014 Chin. Phys. B 23 065202

    [14]

    Wolf S, Arjomandi M 2011 J. Phys. D:Appl. Phys. 44 315202

    [15]

    Yang M, Li X P, Liu Y M, Shi L, Xie K 2014 Acta Phys. Sin. 63 085201 (in Chinese) [杨敏, 李小平, 刘彦明, 石磊, 谢楷 2014 物理学报 63 085201]

    [16]

    Wang L 2009 Ph. D. Dissertation ( Heifei: University of Science and Technology of China) (in Chinese) [王亮2009博士学位论文 (合肥: 中国科学技术大学)]

    [17]

    Cheng G X, Liu L 2010 IEEE Tran. Plasma Sci. 38 3109

    [18]

    Weston V H 1967 Phys. Fluids 10 632

    [19]

    Lin M, Xu H J, Su C, Liang H, Wei X L 2014 Spectrosc. Spect. Anal. 34 1594 (in Chinese) [林敏, 徐浩军, 苏晨, 梁华, 魏小龙 2014 光谱学与光谱分析 34 1594]

    [20]

    Srarni A, Nikiforov A Y, Leys C 2010 Phys. Plasmas 17 063504

    [21]

    Hu B J, Wei G 1999 IEEE Tran. Plasma Sci. 27 1131

    [22]

    Gilles Cunge, Brendan Crowley, David Vender, Turner M M 1999 Plasma Sources Sci. Technol. 8 576

    [23]

    KiKitajima T, Nakano T, Makabe T 2006 Appl. Phys. Lett. 88 091501

    [24]

    Amorim J, Maciel H S, Sudano J P 1991 J. Vac. Sci. Technol. B 9 362

  • [1]

    Alexeff I, Anderson T, Parameswaran S, Pradeep E, Hulloli J, Hulloli P 2006 IEEE. Trans. Plasma. Sci. 34 166

    [2]

    Destler W W, DeGrange J E, Fleischmann H H, Rodgers J, Segalov Z 1991 J. Appl. Phys. 69 6313

    [3]

    Vidmar W 1990 IEEE. trans. Plasma. Sci. 18 733

    [4]

    Eugen Statnic, Valentin Tanach 2006 Plasma Sources Sci. Technol. 15 465

    [5]

    Zhang Y X, Liu S G, Yan Y, Jia J 2010 Chin. Phys. B 19 105202

    [6]

    Zhuang Z W, Yuan N C, Liu S B, Mo J J 2005 Plasma Stealthy Technology (Beijing: Science Press) pp44-46 (in Chinese) [庄钊文, 袁乃昌, 刘少斌, 莫锦军2005等离子体隐身技术 (北京: 科学出版社)第44–46页]

    [7]

    Li Y, Zhang W J, Mo J J, Yang H J, Yuan N C 2008 Journal of Microwaves. 24 23 (in Chinese) [李毅, 张伟军, 莫锦军, 袁乃昌 2008 微波学报 24 23]

    [8]

    Swarner W G 1963 IEEE Tran. Antennas Propag. 11 558

    [9]

    Gregoire D J, Santoru J, Schumacher R W 1992 AD-A250710

    [10]

    Petrin A B 2001 IEEE Tran. Plasma Sci. 29 471

    [11]

    Kim H C, Verboncoeur J P 2007 Computer Phys. Communications 177 118

    [12]

    Liu S B, Mo J J, Yuan N C 2004 Acta Phys. Sin. 53 778 (in Chinese) [刘少斌, 莫锦军, 袁乃昌 2004 物理学报 53 778]

    [13]

    Dai Y, Liu S B, Wang S Y, Kong X K, Chen C 2014 Chin. Phys. B 23 065202

    [14]

    Wolf S, Arjomandi M 2011 J. Phys. D:Appl. Phys. 44 315202

    [15]

    Yang M, Li X P, Liu Y M, Shi L, Xie K 2014 Acta Phys. Sin. 63 085201 (in Chinese) [杨敏, 李小平, 刘彦明, 石磊, 谢楷 2014 物理学报 63 085201]

    [16]

    Wang L 2009 Ph. D. Dissertation ( Heifei: University of Science and Technology of China) (in Chinese) [王亮2009博士学位论文 (合肥: 中国科学技术大学)]

    [17]

    Cheng G X, Liu L 2010 IEEE Tran. Plasma Sci. 38 3109

    [18]

    Weston V H 1967 Phys. Fluids 10 632

    [19]

    Lin M, Xu H J, Su C, Liang H, Wei X L 2014 Spectrosc. Spect. Anal. 34 1594 (in Chinese) [林敏, 徐浩军, 苏晨, 梁华, 魏小龙 2014 光谱学与光谱分析 34 1594]

    [20]

    Srarni A, Nikiforov A Y, Leys C 2010 Phys. Plasmas 17 063504

    [21]

    Hu B J, Wei G 1999 IEEE Tran. Plasma Sci. 27 1131

    [22]

    Gilles Cunge, Brendan Crowley, David Vender, Turner M M 1999 Plasma Sources Sci. Technol. 8 576

    [23]

    KiKitajima T, Nakano T, Makabe T 2006 Appl. Phys. Lett. 88 091501

    [24]

    Amorim J, Maciel H S, Sudano J P 1991 J. Vac. Sci. Technol. B 9 362

  • [1] 刘祥群, 刘宇, 凌艺铭, 雷久侯, 曹金祥, 李瑾, 钟育民, 谌明, 李艳华. 等离子体风洞中释放二氧化碳降低电子密度研究. 物理学报, 2022, 0(0): 0-0. doi: 10.7498/aps.71.20212353
    [2] 冯博文, 王若愚, 马雨彭雪, 钟晓霞. 常压针-板放电等离子体密度演化. 物理学报, 2021, 70(9): 095201. doi: 10.7498/aps.70.20201790
    [3] 王浩若, 张冲, 张宏超, 沈中华, 倪晓武, 陆健. 超短脉冲激光与微小水滴相互作用中电子密度和光场的时空分布. 物理学报, 2017, 66(12): 127801. doi: 10.7498/aps.66.127801
    [4] 何寿杰, 张钊, 赵雪娜, 李庆. 微空心阴极维持辉光放电的时空特性. 物理学报, 2017, 66(5): 055101. doi: 10.7498/aps.66.055101
    [5] 杨大鹏, 李苏宇, 姜远飞, 陈安民, 金明星. 飞秒激光成丝诱导Cu等离子体的温度和电子密度. 物理学报, 2017, 66(11): 115201. doi: 10.7498/aps.66.115201
    [6] 王倩, 赵江山, 罗时文, 左都罗, 周翊. ArF准分子激光系统的能量效率特性. 物理学报, 2016, 65(21): 214205. doi: 10.7498/aps.65.214205
    [7] 赵永蓬, 李连波, 崔怀愈, 姜杉, 刘涛, 张文红, 李伟. 毛细管放电69.8nm激光强度空间分布特性研究. 物理学报, 2016, 65(9): 095201. doi: 10.7498/aps.65.095201
    [8] 魏小龙, 徐浩军, 李建海, 林敏, 宋慧敏. 高气压空气环状感性耦合等离子体实验研究和参数诊断. 物理学报, 2015, 64(17): 175201. doi: 10.7498/aps.64.175201
    [9] 何寿杰, 哈静, 刘志强, 欧阳吉庭, 何锋. 流体-亚稳态原子传输混合模型模拟空心阴极放电特性. 物理学报, 2013, 62(11): 115203. doi: 10.7498/aps.62.115203
    [10] 洪布双, 苑涛, 邹帅, 唐中华, 徐东升, 虞一青, 王栩生, 辛煜. 电负性气体的掺入对容性耦合Ar等离子体的影响. 物理学报, 2013, 62(11): 115202. doi: 10.7498/aps.62.115202
    [11] 刘可, 易佑民, 李良波. 延迟双脉冲激光产生大气等离子体的实验研究 . 物理学报, 2012, 61(22): 225205. doi: 10.7498/aps.61.225205
    [12] 杜寅昌, 曹金祥, 汪建, 郑哲, 刘宇, 孟刚, 任爱民, 张生俊. 射频电感耦合夹层等离子体中的模式转换. 物理学报, 2012, 61(19): 195206. doi: 10.7498/aps.61.195206
    [13] 邹帅, 唐中华, 吉亮亮, 苏晓东, 辛煜. 悬浮型微波共振探针在电负性容性耦合等离子体中电子密度的测量. 物理学报, 2012, 61(7): 075204. doi: 10.7498/aps.61.075204
    [14] 董丽芳, 刘为远, 杨玉杰, 王帅, 嵇亚飞. 大气压等离子体炬电子密度的光谱诊断. 物理学报, 2011, 60(4): 045202. doi: 10.7498/aps.60.045202
    [15] 王巍, 蒋刚. 基于双激发态对稠密等离子体中双电子复合速率系数的研究. 物理学报, 2010, 59(11): 7815-7823. doi: 10.7498/aps.59.7815
    [16] 刘少斌, 张光甫, 袁乃昌. 等离子体覆盖立方散射体目标雷达散射截面的时域有限差分法分析. 物理学报, 2004, 53(8): 2633-2637. doi: 10.7498/aps.53.2633
    [17] 傅喜泉, 郭 弘. x射线激光在激光等离子体中传输变化及其对诊断的影响. 物理学报, 2003, 52(7): 1682-1687. doi: 10.7498/aps.52.1682
    [18] 何 峰, 余 玮, 陆培祥. 飞秒强激光作用下线性等离子体层中光场和电子密度的自洽分布. 物理学报, 2003, 52(8): 1965-1969. doi: 10.7498/aps.52.1965
    [19] 傅喜泉, 刘承宜, 郭弘. 等离子体中X射线激光传输与电子密度诊断的理论及数值比较. 物理学报, 2002, 51(6): 1326-1331. doi: 10.7498/aps.51.1326
    [20] 唐德礼, 孙爱萍, 邱孝明. 均匀磁化等离子体与雷达波相互作用的数值分析. 物理学报, 2002, 51(8): 1724-1729. doi: 10.7498/aps.51.1724
计量
  • 文章访问数:  3361
  • PDF下载量:  610
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-19
  • 修回日期:  2014-10-16
  • 刊出日期:  2015-03-05

电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究

  • 1. 空军工程大学, 航空航天工程学院, 西安 710038
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51276197)资助的课题.

摘要: 针对等离子体隐身技术在航空航天领域的良好应用前景, 开展垂直入射到具有金属衬底的非磁化等离子体中电磁波衰减特性的理论与实验研究. 利用WKB方法对电磁波衰减随等离子体参数的变化规律进行了理论分析. 利用射频电感耦合放电方式产生稳定的大面积等离子体层, 搭建了等离子体反射率弓形测试系统, 进行了电磁波在非磁化等离子体中衰减效应的实验研究. 利用微波相位法和光谱诊断法, 得到不同放电功率下的等离子体电子密度, 其范围为8.17×109–7.61× 1010 cm-3. 本实验获得的等离子体可以使2.7 GHz 和10.1 GHz电磁波分别得到一定的衰减, 且电磁波衰减的理论与实验结果符合较好. 结果表明, 提高等离子体电子密度和覆盖均匀性有利于增强等离子体对电磁波的衰减效果.

English Abstract

参考文献 (24)

目录

    /

    返回文章
    返回