等離子外文翻譯--在大氣條件下在部分電離等離子體層的高頻率的電磁波的功率吸收（英文）

1、? ? ? ?? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?, ? ? ?? ?, ? ?? ?, ? ? ?? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? 幾? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ??

2、 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? 郭 斌?乃呱 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 王 曉 鋼?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? 妙??

3、? ? ? ? ??? ? , ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 娜? ? ? ? , ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? , ? ? ? ? ? ? ? ? ? ! ? , ? ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ? 饑 ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 。 ? ? ?? ? ? ?? ? , ? ? 且 ? ? ? ?? ?

4、, ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ??? ? 。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?即? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ??? ? ?? ?

5、 ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ??? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? , ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ! ? # ! ? ?? %? %?! &?

6、 ? (?) ?? +%,? ? ) ? %. ( +! ?? / ? !? ? ( ? , %. ?? ,?血i teti m eofr ef leeti onsbet w e en theatm ospher e 一 P l a s m a i n te r f a e e a n d t h eme t a l su r f ae e h a s b e e n d e r i v e df o r t h e f i r s t

7、 t i me .E f ee t s o f P l a sm a P a r a x n e t e rs , e s p e e i a l 1 y t h e d e p e n d e n e e o f t h e f r a e t i o n o f P o s i t i v ei o n s , n e g a t i v e 1 0 拙 and el eetrons in pl a s m as on the p

8、ow e r absorPti on Proeesses are di seussed . T heresults sho w tha t the existenee of nega t iv e i ons sign i f iean t l y reduees the pow e r absorpti on of theeleetrom agneti e w a v e. A bsorPtions of eleetrom agn e

9、tie W aves are ealeul a t ed .K ey w o rd s: el eetrom agn etie w a v e s, e l e e t r o m a g n e t i e wa v es i n t e r a e t i o n s w i t h P l a sma ,P A C S : 5 2.3 5. 價(jià),5 2.4 o D b1 I n t r o d u e t i o nT h e i

10、 n t e r a e t i o n o f e l e e t r o m a g n e t i e w a ve o w i t h p l a s -m a s 1 5 a n i m p o r t an t i s s u e i n p l a s m a p 場si es. 〔 1一2 ] T h est u d y o n P r o P a g a t io n o f th e e le e t r o m a

11、 g n e t ie w a v e s inlo w te m P e r a t u r e p la s m a s h a s a tt r a c t e d g ro w in g a t -te n tio n s in r e e e n t y e a r s f o r it s P o t e n tia l 即Pl i eati onsto the abs orPt i on of el eetro扭agn e

12、tie w a v es i n a t m 于 sp h e r e P ressu re d isc h a rg esl 3 一8〕 . v id m a r l 4〕f o u n d th a ta eo ld eo l l i sio n a l p la s m a g en era ted in atm o sP h ere-p re ssu re d i seh arg e s e o u ld b e u se d

13、a s a b ro ad b an d a b -so rb er. L a r o u ssi et a l. f s] th on n u m e rie ally in v estig a tedth e p ro p 鰭ati on of m i ero w a v e w i th h i gh ( atm os p h eri e) p ressure pl asm as,Ko r e t zk ye ta l. 〔 6]

14、 la tely d em o 介strated that P lasm a torehes also ef e etiv e ly ab sorb edthe pow e r ofm ierow a v e s. L iu ot az.f 劉 a n d 幾ng et az. ! 8] reeentl y di seussed the absorpti on , r e f l e e t i o na n d t r a n s -

15、m i s s i o n o f r a d a r w a ve s i n a u n i f o r m l y m a g n e t i z e d s l a bm o d e l P l a s m a.T h e s e w o r k o h a ve b e e n m a i n l y f o e u s e do n t h e ef ee t s o f e l e e t r o n s o n t h

16、e a b s o r b e d, r e f l e e t e da n d t ra nsm i t t e d Po we r s .I t 1 5 e a s y t o u n d e r s t a n d t h a ta s a h i g h f i ℃ q u e n e y e l e e t r o m a g n e t ie w a v e P r o P a g a t in gin a P a r t

17、ia lly io n iz e d p la sm a ,i t 1 5 t h e e l e e t r o n P o p 仆lation i n th e plasm a th a t resP on ds to th e w a v e to ex-ei te high f r eq uen ey eleetron m od es. T h ose m o des th engenerate eoll eeti ve el

18、eetron m otion and eleetron - n eutraleolli s ion to dissi P ate the w a v e en ergy in the n eu tral gasPa r tiele b ac k groun d,Howev er ,i n a n a t m o s P h e r e en v i-r o n m en t, t h e r e a l w 叮5 ex i st s a

19、 bi g f r aeti on of o x ygenm ol eeu l es. D ue to i ts h i gh el eetronegati v i t又 th o se o x y -g en m ole eu l es e動(dòng) ea s i l y tr即 el eetrons to beeom e neg-ati ve i ons. I t has been f o und that i n the at m osP

20、hereeondi ti on , t h e n e g a t i v e l y e h a r g e d i o n P o p u l a t i o n ea nb e a s h i g h a s 5 0 %o f t h e t o t a l n e g a t i v ee h a r g e s .T h ev e r y e x i s t e n e e o f t h e n e g a t i v e

21、i o n e o m P o n en te a n t h e ns t r o n g l y r e d u e e t h e e l e e t r o n P o p u l a t i o n i n t h e p l a s m aa n d af ee t t h e P r o P a g a t i o n o f e l e e t r oma g n e t i e wa v es .I nt h e P

22、r e s e n t P a pe r ,w e f o e u s o n t h e ef ee t o f t h e n e g a -t i v e i o n s o na bs o r P t i o n , r e f l e e t i o n , a n d t r a n s 而ssi on of el eetr om ag配ti e 、 V a v ℃5 i n a n u n m a g l l e t i

23、z e d u n i f o r ms l a bm o d e l p l a s m a .T h is p a P e r 1 5 o r g a n i z e d a s f o l lo w s . A m o d e l a n de o r r e s p o n d i n g 朋a l yti ea l f o rm ul a s,P a r t i e u l a r l y a t o t a lPo we r

24、 a b s o r p t i o n i n t h e p l a s m a l a y e r ,a re i n tr o d u e e d i ns e e .2.N u m e r i e a l r e s u l t s a r e P r e s e n t e d f o r a n Ar P l a s m ai n th ea t m o s p h e r i e e o n d i t i o n s

25、w i t h o 牙 i ons and di s-eu ssed i n see. 3 . T O i n v est i gate the ef e et of neg助iv e ions , t h e p e r e en ta g e s o f P o s i t i v e i o n s( A 才 ), n e g a t i v ei o n s( O 牙 ) a n d el eetrons are va x i

26、ed i n a w i de ran gen a l l 叭 e on elu sio n s a r e g iv en in se e. 42 M o d e l a n d a n a ly s isT h e m o d el 1 5 sim ila r to p r ev io u s w o rk [ 3 、 8 ] . 腸. Fi -Sl l n-* The pr oj eetsuppor t ed by t he Na

27、t i onalNat ur e Sci ene e F o undat i on ofChi na ( Nos.10110784 , 1 0 1 1 0 7 9 9 a n d 1 0 1 7 5 0 1 3 ), 盯0啟‘ “p二 1 0二 0 ,葉 L 撲 上 外 L 撲 L 仆 L 樸 ? 0 ? 呈 a u o - ? . 巳 。 男 V。: { 長叢立斌刁一萬 屁 而 了 一咭 萬 友 萬 砰 一1 { 石 反 楊 廠‘一不

28、 品 而W s v e 觸gueney /Hz0 4 的 眨 0 1 亡 ? 弓 9 u o l 茍 巳 。 的 月2 0x1 0呂 4 刀x 1o , 6 0 x 1 0 呂 8 0 x 1 o , 1.0 x , 口 帥v ef r e gu emC y jHzF ig .1 T h e a b sorb ed p o w er sp eetra i n term s o f th e ra t i oo f a bsorb ed

29、P o w e r to th e i n eid en t p o w e r v e rsu s th e eleetro -m ag n etiew a v ef r e q u e n ey ,f o r v a r i o u s e l e e t r o n P r o P o r t i o n s 戶= 0 . 1,0.2,0.5,0.7,1.0,w i t h t h e lo we r e l e e t r on

30、 - n e u t r a l g a se o l l i s i o n ra te 殘n = 0 . 1 G H zF i g .2 T h e a b sorb ed P o w er sp eetra i n term s of th e rati oof a b sorb ed p o w er to th e i n eid en t p o w er versu s the e l eetro-m a gn etie

31、w a v e f r equ en ey ,f o rv ar i o u s e l e e t r o n P r o P o r t i o n s P= 0.1 , 0.2 ,0.5 ,0.7, 1.0,w i t h t h e h i g h e r e l e e t r o n - n e u t r a l g a se o l l i s i o n r a t e 別 e , 、= 0.5 G H zT h e

32、r e f o r e t h en t h a d d i t i o n a l e o n t r i b u t i o n t o t h e r e f l e e -t i o n e a n b e w r i t t e n a s T += 丑 = 50 K,T e = 3 0 0 0 K,P r。 = ( 1 一 勺P n = (1 一 入 )入 “ 一 1 護(hù) 一 ‘ P l 二(i 一 入 )2入 n 一 ‘占

33、 nP i . (1 1 )T h en ,t h e t o t a l r e f l e e t i o n o f t h e e l e e t r om 鰭neti e W a v eon the pl as m a surf a ee (t h e ai r 一p l a s m a i n te r f a e e) 1 5只 = 入 P i + 只(1 一 入 ) “只占 【 1 + 入 占+ (入 占 )2 + (入

34、 占 )3 + … ( 12)el earl 叭 入 占< 1,t h ea b ov e f o r m u l a e a n b e e on ve r g e dt 0P r = 入只 + 只(1 一 習(xí)2占 / (1 一 入句,(1 3)T heto t alabs o rP t io n of thep la smala ye r t he n15P a=P i 一 P r = 只(1 一 久)【 1 一 ( 1 一

35、人 )百 / (1 一 入 占 )l,(1 4)He r e ,w e f o e u s o n t h e p l a s m a a b s o r p t i o n a n d i g n o r et h e m e t a l a bs o r p t i o n.I f t h e r e i s a 叮 a b sorpt i on on thepl asm a - m eta l i n t erf a ee,w e

36、 e a n e a s i l y m o d 飾 ( 14) tota k e i t i l t o aeeount. 從飛 w i ll d iseu ss i t l就er.and w e eal eulate 。‘ n ( l = +, 一 ) u sin g E q . (5 ) w ith ag i v e n 姚n 二 0 .1 G H z an d u e n = 0 .5 G H z,F or ap l a s m

37、al 即er w i t h a th i ek ness of d = 0. 10 em,w ee a l e u l a t e t h e r a t i o o f a bs o r b e d P ow er t o t h e i n e i d en tp o w e rv er s u s t h e e l e e t r oma g n e t i e wa v ef r e q u e n e y . T h et

38、 o t a l a b s o r p t i o n r a t i oP a / P io f t h e p l a s m a l 叮er v e rsusva r i ous f r aeti on s of P = 0. 1 to 1. 0 1 5 eal eul ated i n tw o di f e ren t i on 一e l e e t r o n e o l l i s i o n r a t e s 姚n

39、= 0.1 G H z ,a n d姚n = 0 . 5 G H z .T h e low er eleetro n - n eu tra l eo ll isio n r ate ea se 1 5 sh ow nin F ig . 1,a n d t h e h i g h e r ra te e a s e 1 5 s ho wn i n F i g.2.I t1 5 e l e a r t h a t t h e h i g h

40、 e r t h e e o l l i s i o n r a t e 1 5 t h e s t r o n g e rt h e a b s o r p t i o n w i l l b e .I n a e on ven t i o n a l P l a s m a w i t h-o u t n e g a t i v e i o n s ,i e ,P = 1 0,t h e h i 幼er e l eetron-neu

41、tra l ga s eol l i si on rat e enabl esthe Pl asm a a b sorPti onto eo v er al m ost the en t i re Pow er s Peetr um .3 N u m e r ie a l re su ltsW i t hout a 1 055 i n general i t y,w ea s s u m e t h a t a n A 才-Pl asm

42、 a 1 5generated underthea t m osPherePressure, a n dt h e n e g a t i v e i o n 1 5 0 牙 du e to the s trong el eCtr o neg于tiv ity o f o x y ge n . w 匕 th e n ea leu la te a n d d ise u ss th ee f e ets o f n e g a ti v e

43、 i o n s o n th e P ow er a b sorP ti o n of ele e-tro m a g n e ti e w a v es ,i n a h i g h f r e q u e n e y r a n g e o f 1 G H zt o 1 0 G H z .F or e a e h e l e e t r o m a g n e t i e w a ve ,w e V a ryt h e r e l

44、 a t i v e (o r p e r e en ta g e)e l e e t r o n n u l l l l ) e r d e n s i t y戶 = 、 。/n + f r o m 0.1 t o 1.0,w h e r e t h e r a t i o 戶 = 0 . 1 eo r-resP on d s to th e a tm o sP h e re eo n d iti o n w ith li ttle

45、elee-tro n f r a etio n , a n d 戶= 1 . 0 th e e a se w i th o u t a n y n eg a tiveio n p o P u latio n . O th er P a r a m eters in th e ea leu la t io n a rea ssu m e d a s f o llow s :It 1 5 a l so f o u n d th at in

46、b o th ea ses th e P l a sm a Po w era b so rp tio n o f h i g h f r eq u en ey e l e etro m a g n etie w a v esm ain ly d eP en d s on i ts elee tr on P o p u la ti o n . A s th e elee-tro n f r a etion g ro w s ,b o t

47、h t h e b r o ad b a n d a n d m a x i m a lP o w e r a b s o r P t i o n s i n e r e a s e s .F or t h e i d e a l e a s e w i t h n on e g a t i v e i o n s ,i. e . , 戶 = 1 . 0, t h e b r o a d b a n d a b s o r P t i

48、o neo ve r s a v e r y w i d e r a n g e o f t h e P o w e r s P e e t ru mw i t h av e r y h i g h a b s o r P t i o n r a t e , a n d t h e m a x i m a l Po we ra b-s o r P t i o n a l s o P ea ks a t a h i g h e r f r

49、 eq ue n e y.C l e a r l y , t h ee x i s t e n e e o f t h e n e g a t i v e i o n s s i g n i f i e a n t l y r e d u e e s t h eh i g h f r e q u e n e y Po w era bs o r p t i o n o f t h e P l a s m a l a y e r .4 C

50、o n e l u s i o n s藝+ 。 = 藝 一 。 = 5 X 1 0 一 ‘ 9 m Z , 藝e 。 = 1 0 一 2 0 m ZT h e a b s o r P t i o n , r e f l e e t i o n , a n d t r a n s m i s s i o n o f e l e e -t r o m ag ne t i e wa v es i na nu n m a g n e t i z

51、 e d u n i f o r m P l a s m al a 了er eo v erin g a m e ta l su rf a ee a re e a l e u la ted w ith d if e r-en t rela ti v e e leetro n d e n siti e s i n a f r e q u en ey ra n g e f r o m1 G H z to 1 0 G H z . It 1 5