بررسي گرمايش الكتروني در برهم‌كنش‌هاي ليزر - پلاسما

Investigation of electron heating in laser-plasma interaction

در اين مقاله عبور پالس ليزر از يك محيط پلاسماي همجوشي با استفاده از روش ذره در جعبه شبيه سازي شده است. همچنين پراكندگي رامان تحريكي و گرمايش الكترون هاي محيط توسط اين پراكندگي مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه با اعمال يك ميدان مغناطيسي خارجي بر محيط پلاسما، توليد امواج سوت كش الكترومغناطيسي و نقش آنها در گرمايش الكترون هاي محيط در جهت عمود بر ميدان مغناطيسي خارجي را مشاهده نموديم. در پراكندگي رامان تحريكي پس رو، كه در زمان ها و مكان هاي اوليه ورود پالس ليزر به محيط پلاسما انجام مي گيرد، امواج پلاسماي الكتروني توليد شده با سرعت فاز پايين، با گيراندازي الكترون هاي محيط سبب انتقال انرژي به اين ذرات مي گردند. اين الكترون ها با گير افتادن در دامنه امواج پلاسماي الكتروني توليد شده در پراكندگي رامان پيش رو، به دليل سرعت فاز بالاي اين امواج، تا انرژي هاي بالاتر گرمادهي مي شوند. اين گرمايش دو مرحله اي در نواحي از محيط پلاسماي همجوشي كه هر دو نوع پراكندگي در حال وقوع‌اند از اهميت بيشتري برخوردار مي باشد. در اين مقاله برخلاف كارهاي صورت گرفته در اين زمينه كه عموماً به بررسي زماني اين پديده‌ها پرداخته شده است، گرمايش و چگونگي انتشار امواج از ديد مكاني را بيشتر مورد بررسي قرار خواهيم داد.

In this paper, stimulated Raman scattering (SRS) and electron heating in laser plasma propagating along the plasma fusion is investigated by particle-in cell simulation. Applying an external magnetic field to plasma, production of whistler waves and electron heating associated with whistler waves in the direction perpendicular to external magnetic field was observed in this simulation. The plasma waves with low phase velocities, generated in backward-SRS and dominateing initially in time and space, accelerated the backward electrons by trapping them. Then these electrons promoted to higher energies by the forward-SRS plasma waves with high phase velocities. This tow-stage electron acceleration is more efficient due to the coexistence of these two instabilities.