超高速碰撞产生LY12铝等离子体特性测量：Langmuir探针诊断

"超高速碰撞LY12铝靶产生等离子体的特征参量测量，通过改进的扫描Langmuir探针电路进行诊断，研究了超高速碰撞下LY12铝弹丸与靶板相互作用生成的等离子体特性。实验结果显示等离子体的带电粒子数密度范围在109/cm3至1011/cm3，电子温度约为6100K。" 本文主要探讨了超高速碰撞过程中产生的等离子体特征参数的测量方法。超高速碰撞，如文中提及的LY12铝弹丸以5.98km/s的速度撞击LY12铝靶，会产生高温高能的等离子体环境。这种现象最早由Friichtenicht和Slattery在1963年报道，其中能量的传递和转化会导致靶板局部区域的温度急剧升高，可能达到10,000K，使得物质发生电离。 为了研究这种短暂、小尺度且分布不均匀的等离子体，科研人员采用了扫描Langmuir探针诊断技术。传统的I-V曲线方法无法准确捕捉等离子体随时间变化的特性，而扫描Langmuir探针则通过高频正弦电压驱动，实现了对等离子体的高空间分辨率和瞬时分辨率的测量。这种技术在上世纪90年代由Schultz领导的团队在BROWNUNIVERSITY进行了应用，其电路设计中采用了电压和电流输出端接运放的创新方式。 在实验中，唐恩凌和张庆明等人利用改进的扫描Langmuir探针电路系统，对碰撞后245us到327us的时间段内的等离子体进行了诊断。他们发现等离子体的带电粒子数密度处于109/cm3到1011/cm3的范围内，并以探针2为例，计算出最小电子密度为109/cm3，电子温度约为6100K。这些结果验证了使用扫描Langmuir探针对超高速碰撞产生的等离子体进行诊断的有效性。 这项工作对于理解超高速碰撞过程中的能量转换、等离子体形成机制以及材料在极端条件下的行为具有重要意义。同时，它也为未来在类似环境下进行等离子体测量提供了有价值的参考方法和技术支持。关键词涵盖了超高速碰撞、等离子体、Langmuir探针、LY12铝以及探针电路设计，这些都是该研究领域的核心概念。