强流脉冲离子束烧蚀等离子体喷发动力学模拟

"这篇学术论文探讨了变截面管道模型中的等离子体输运特性，特别是在强流脉冲离子束(HIPIB)辐照靶材产生的烧蚀等离子体向真空喷发的情景下。研究人员建立了一个动态模型，该模型考虑了HIPIB烧蚀靶材形状对等离子体流动的影响，并利用数值方法分析了喷发等离子体的压力、密度和速度在时间和空间上的演变规律。研究表明，等离子体密度随时间的变化呈现出先增后减的特征，最终趋于平稳，并存在一个峰值位置，这表明薄膜的形成与基片相对于靶材的位置有密切关系。这一发现对于理解和优化HIPIB辐照制备薄膜的过程具有重要的理论指导意义。该研究基于国家自然科学基金项目，由大连大学和大连理工大学的研究团队共同完成。" 在本文中，作者吴迪等人探讨了变截面管道模型对等离子体输运特性的数值研究，特别是应用于强流脉冲离子束技术。HIPIB是一种高能粒子束，常用于材料表面处理，如薄膜沉积。在HIPIB辐照过程中，靶材被离子束烧蚀，形成等离子体，这些等离子体会向真空环境喷发。为了理解这种现象，研究团队构建了一个物理模型，该模型考虑了管道截面变化对等离子体流动的影响。 通过数值模拟，他们分析了喷发等离子体的压力、密度和速度的时空演变。结果显示，等离子体密度的演变并非简单的单向变化，而是先上升到一个峰值，然后下降，最终达到一个稳定的水平。这个峰值位置的变化揭示了基片位置对薄膜形成过程的重要性。这对于优化HIPIB在薄膜生长应用中的工艺参数提供了有价值的参考，有助于更好地控制薄膜的厚度、均匀性和质量。 此外，这项工作也展示了数值方法在解决复杂物理问题，如等离子体动力学中的有效性。利用流体动力学方程和数值求解技术，研究者能够捕捉到等离子体行为的细节，这在传统的实验手段中可能难以实现。这些数值模拟的结果为进一步的理论分析和实验设计提供了基础。 这篇研究深入探讨了HIPIB条件下等离子体的动态特性，为改善和优化相关工艺提供了理论支持，对于推动等离子体科学和材料改性技术的发展具有积极意义。