بخشی از مقاله
چکیده:
در این مقاله برهمکنش پالس لیز پر توان با یک پلاسمای برخوردی و مغناطیده مورد بررسی قرار گرفته است. با درنظر گرفتن گرمایش اهمی الکترون های پلاسما و نیروی پاندر ماتیو ثابت دی الکتریکی غیر خطی برای محیط پلاسمامحاسبه شده است. همچنین معادله انتشار موج الکترومغناطیسی برای پلاسمای مغناطیده و برخوردی حل شده است. نتایج حاصل از حل عددی با روش رانگ کوتای مرتبه چهار نشان می دهد که در برهمکنش لیزر -پلاسما دامنه میدان الکتریکی لیزر با افزایش قدرت پالس لیزر افزایش یافته است. همچنین نتایج نشان می دهند که در میدان مغناطیسی قوی تر ، دامنه میدان الکتریکی به صورت قابل توجهی افزایش می یابد و طول موج کاهش خواهد یافت. نتایج حاصل از تغییرات چگالی جریان نشان می دهد که، چگالی الکترون ها با افزایش قدرت پالس لیزر افزایش یافته وپروفایل چگالی جریان باریک تر خواهد شد. همچنین در میدان های مغناطیسی خارجی قوی تر دامنه میدان الکتریکی روند رو به رشدی را از خود نشان می دهد. در انتها نتایج حاصل با نتایج و محاسبات مشابه، مقایسه شده است.
کلمات کلیدی: - collisional plasma, absorption coefficient, ohmic heating -
مقدمه :
برهمکنش پالس لیزر با پلاسما به علت رنج وسیعی از کاربردهایی که در شتاب دهی ذرات 2 ]و[1 ، پزشکی و فیوژن دارد به صورت گسترده مورد توجه واقع شده است. برهمکنش پالس لیزر با الکترون ها موجب حرکت و نوسان الکترون ها درون پلاسما می شود .[2] در نتیجه یک نیروی پاندر ماتیو درون پلاسما شکل می گیرد. در این مقاله انتشار یک موج الکترومغناطیسی در پلاسمای کم چگال در حضور میدان مغناطیسی خارجی مورد بررسی قرار می گیرد. در این مقاله چگالی الکترون ها تحت تاثیر نیروی پاندر ماتیو و میدان مغناطیسی پلاسما محاسبه شده است. همچنین معادله انتشار موج الکترومغناطیسی بررسی و حل شده است.
سپس نرخ اتلاف انرژی لیزر و ضریب جذب محاسبه شده است. بنابراین تاثیر میدان مغناطیسی پلاسما بر روی نرخ اتلاف انرژی و ضریب جذب بررسی شده است. تا قبل از این چگالی الکترون ها و ضریب جذب انرژی لیزر در شرایط مختلف - پلاسمای مغناطیده و غیر مغناطیده - محاسبه شده است 4]و.[3 نتایج نشان می دهد که با افزایش شدت پالس لیزر دامنه میدان الکتریکی و چگالی الکترون ها به صورت قابل توجهی تغییر خواهد کرد. همچنین نتایج نشان می دهد که در میدان های مغناطیسی خارجی قوی تر اتلاف انرژی لیزر و ضریب جذب متفادت از نتایج حاصل از پلاسمای غیر مغناطیده می باشد. در انتها نتایج به دست آمده با نتایج و بررسی های انجام شده تا به امروز مقایسه شده است.
روش کار :
در این بخش به بررسی برهمکنش پالس لیزر پر توان با پلاسمای مغناطیده و برخوردی در رژیم ایزوترمال می پردازیم. در این مدل موج الکترومغناطیسی با قطبش خطی و فرکانس زاویه ای در نظر گرفته شدهاست. این موج الکترومغناطیسی در جهت +z درون خلا حرکت می کند.همچنین فرض می کنیم فضای 0 z توسط یک پلاسمای همگن اشغال شده است. و پالس لیزر در جهت z0به صورت عمود بر پلاسما حرکت می کند. با استفاده از قانون اهم و فارادی خواهیم داشت:چگالی جریان الکترون ها به صورت می باشد. با در نظر گرفتن اثرات برخوردی و میدان مغناطیسی پلاسما سرعت الکترون ها به صورت زیر به دست می آید:با استفاده از معادلات بالا داریم:
مولفه میدان الکتریکی در جهت x،مولفه میدان مغناطیسی در جهت y و سرعت الکترون ها در جهت x می باشد. در ادامه معادله حرکت الکترون ها را در یک پلاسمای برخوردی و با در نظر گرفتن فشار الکترون ها به صورت - دمای الکترون ها - به دست می آوریم:جرم و سرعت الکترون و میانگین پتانسیل پاندر ماتیو می باشد. میانگین پتانسیل پاندر ماتیو شکلی به صورت زیر خواهد داشت:همچنین در این جا نیروی پاندر ماتیو را به صورت تعریف می کنیم. با استفاده از تقریب مرتبه اول معادله حرکت به صورت زیر خواهد بود:
