高温等离子体物理基础：等离子体波课件.pptx

1、（1212）等离子体波（）等离子体波3.1非磁化等离子体中的静电波3.2垂直于磁场传播的静电波3.3非磁化等离子体中的高频电磁波3.4垂直磁场方向传播的高频电磁波3.5平行于磁场方向传播的高频电磁波3.6磁流体力学波3.7 冷等离子体波3.7.2冷等离子体的介电张量 CBADSPNDSSPNPSNNSNDNSNSNPD)(sin)()cos1()cossin(cossin)(0cossin)(cos)(sin(222222242222222222242102224ACBBANCBNAN+：寻常波（O波）-:非寻常波（X波）0,00CNAN共振截止3.7.2冷等离子体的介电张量)(11)(112

2、2ppLR31221000000001iiPSiDiDS322222212221),(211,)(211pppPLRDLRS)()(2222PNRLSNLNRNPtg按照分量来，定义3.7.2冷等离子体的介电张量)()(2222PNRLSNLNRNPtgPNorRLSNBkLNorRNorPBk220220)(2,0)/(0，3.7.2冷等离子体的介电张量PNorSRLNBk2202，例1 垂直于磁场传播 PN 222222222222222222)(11ckckckpepipepipepO模3.7.2冷等离子体的介电张量,222222,222222222222)()(21)()()()(1)

3、(1)()(1(ppppppppppppSRL RLSN 2,2222222)(11pppSN高频近似3.7.2冷等离子体的介电张量,2222222)(11pppSNepeipi,22222222222222242222222222224222222)()()()()(1eHHeHHieieepiipepipeieieipiepeS3.7.2冷等离子体的介电张量2222222222222222111HHpepepeepeeHHN分子只取电子项22222222221)()(peepeepeepeepe分子X波波3.7.2冷等离子体的介电张量0cos1sin222and，42102224ACBBA

4、NCBNAN)(sin)()cos1(cossin22222222DSPCDSSPBPSA从第一种表达式出发)()(2222DSPCDSSPBSA，2222222222222()(21)(4)()(21421DSSPDSSPSDSSPDSSPDSSPSACBBANSRLSDSNPN222223.7.2冷等离子体的介电张量LNorRNorPPNRLSNLNRNPtgandBk222222220,00)()(1cos0sin0/，例例2 平行于磁场传播平行于磁场传播 pP0即振荡，不是波 )()(1)(12222ipiepepRN)(12epe)()(1)(12222ipiepepLN3.7.2冷

5、等离子体的介电张量/12222epeRkc2Ne )(12ipi/12222ipiLkc2Ni右旋（电子回旋）波共振左旋（离子回旋）波共振若N2=0，则必须C=03.7.3共振与截止024CBNAN0)(C22DSP截止截止 N=0P=0 or S=D or S=-D 与无关322222212221),(211,)(211pppPLRDLRS pP0即 S=D 即1/2(R+L)=1/2(R-L)L=0)(12pL3.7.3共振与截止0)()(122ipiepeL22222424210)(peeeLpeeepee S=-D 即1/2(R+L)=-1/2(R-L)R=02242peeeR左（下）

6、截至右（上）截至3.7.3共振与截止42122ACBBAN0cossin22PSA共振共振 N与有关 平行传播 =0 sin=0 cos=1 则P=0)(sin)()cos1(cossin22222222DSPCDSSPBPSA，则A,B,C都为0，没有物理意义3.7.3共振与截止02SPtgiipiepeeipiepeLR)()(1)()(12222若P0，则S=1/2(R+L)=3.7.3共振与截止SPtg20101222222222ipiepepS 垂直传播 =/2 tg=P?=0 无意义S=0 即1/2(R+L)=0 222222201HHepeepe高频3.7.3共振与截止01222

7、222ipiepe22222222222222222)1)(01LHpeeepiipiepeiipiepeieieieipeepiiLHepepiiLHepeMm222222222低频3.7.3共振与截止讨论：托卡马克射频波注入)()()(iLHe高频 ECRH 100200GHz（170GHzITER）中频 LH 18GHz（5GHzITER）低频 ICRH 30120MHz（4055MHzITER）ECRH物理最简单2222222222201eHHepeipiepee波长短，一般为mm波或者亚mm波3.7.3共振与截止0)(01222222222224222222222ipeepiiepipeieipiepeipipeei2222222222240)(peeepiLHepipeein tokamak低混杂波3.7.3共振与截止01222222jjpjepeiMHzGHzTBcmnjipiipiHHiipi1004521010,1314132222201222jjpj离子回旋波忽略电子的贡献3.7.3共振与截止MHzjipppppijpjpppppp100:0)()(12222212122222121222221222122221222142222221221任然很大离子回旋波加热必须有两种粒子，且为少数粒子共振加热