等离子体物理基础期末考试(含问题详解).docx

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所有,违者必究!!

中文版低温等离子体作业

1O 3

一.氩等离子体密度 n 2 10 cm ,电子温度Te 1.0eV ,离子温度Ti 0.026eV ,存

在恒定均匀磁场 B = 800 Gauss,求

(1) 德拜半径;

(2) 电子等离子体频率和离子等离子体频率;

(3) 电子回旋频率和离子回旋频率;

(4) 电子回旋半径和离子回旋半径。

解:1、 D ( 0TeTi 2 )1/2 8.3 10 3mm,

(Te TJne

2、氩原子量为40,

0me

eB

3、 e eB 14GHz, i

eB

0.19MHz

me

mi

4、设粒子运动与磁场垂直

meVe J2%人

rce

4.2

2

10 mm, rci

mw

亘 1.3mm

qB eB

qB

eB

2 2

pe (理严 8.0GHz, pi (匹严 29MHz,

二、一个长度为2L的柱对称磁镜约束装置, 沿轴线磁场分布为 B(z) B°(1 z2/L2),并满

丄mv

丄mv2

求:

(1) 带电粒子能被约束住需满足的条件。

(2) 估计逃逸粒子占全部粒子的比例。

解:

1、由B(z)分布,可以求出 Bm 2B0,由磁矩守恒得

1 2

mVm

B0

Bm

,即V0

(1)

当粒子能被约束时,由粒子能量守恒有

V0,因此带电粒子能被约束住的条件是在磁镜

中央,粒子速度满足

V。

2、逃逸粒子百分比 P — d

sin

1 辽 29.3%

(2)

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在高频电场E E0cos t中,仅考虑电子与中性粒子的弹性碰撞,并且碰撞频率

la V/ ea正比于速度。

求电子的速度分布函数,

电子平

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