氧、氯负离子在氢等离子体中输运过程研究

Most recently, the interaction between ion beams and the plasma has attracted a lot of research interests, since it has much difference with the interaction between ion beams and cold matter. Meanwhile, this is also a key question in the study of both Inertial Confinement Fusion (ICF) and Magnetic Confinement Fusion (MCF). Researchers have conducted lots of efforts on this field and got many exciting achievements both theoretically and experimentally. Up to now, most research are focused on the highly charged ion beams interact with the plasma while no reports on the study of the interaction between negative ion beams and the plasma. This project intend to investigate the interaction mechanism between O、Cl negative ion beam and hydrogen plasma, by means of a Monte Carlo code based on the 2D Particle-in-cell model, to conduct a research about the charge transfer、energy deposition and emit angle distribution of the projectile beam, which will provide useful information and guide to the later experimental study planned. Moreover, we want to also investigate the impact to the plasma once the negative ions are involved in . This research will also can help to make better application of the negative ion beam which induced by the plasma-surface interaction.

近年来，离子束在等离子体中的输运过程研究吸引了很多研究者的兴趣，这与离子束和冷靶间的相互作用有很大的不同。同时，这也是惯性约束核聚变和磁约束核聚变研究中的一个关键问题。国内国际上许多等离子体研究者在理论计算以及实验测量方面都作了大量有意义的工作。截止目前，该领域的研究主要集中在高电荷态离子与等离子体相互作用过程，而尚未有研究负离子在等离子体中输运过程的报道。本课题将对氧、氯等负离子在氢等离子体中的输运机制开展探索性的研究，以期能够基于二维PIC模型开发蒙特卡洛程序对负离子在等离子体中的电荷转移、能量沉积、出射角分布以及负离子对等离子体状态的影响有一定的了解，为开展后续相关实验提供借鉴与指导。这方面的研究也将对等离子体与物质表面相互作用过程中产生负离子束的应用有指导意义。

带电粒子在等离子中输运时所涉及到的能量损失、电荷转移及其对等离子体状态的影响在磁约束核聚变和惯性约束聚变研究中是一个基础关键问题。本课题旨在建立模型来对该过程进行模拟，以对等离子体中的一些原子分子过程进行研究，并对等离子体诊断方面提供一些基础数据。. 项目以氧、氯离子为研究对象，分别研究了其在氢、碳等离子体中传输时所引起的局部微电场随着等离子体温度、密度以及离子所占份额变化时的变化规律，得到了初步的数据；以电子为研究对象，用METHES程序和LXCat数据库计算了其在氢等离子体中输运时的能量变化和空间径迹的变化。所引入的离子可以被视为等离子体中的“杂质”离子，所获得的数据对等离子体诊断具有参考价值。目前负离子与物质相互作用的截面数据相对缺乏，将进一步关注此方面的进展，并进一步将工作往前推进。.受项目资助，项目组成员参加了部分国内国际会议，了解了该领域内的研究热点问题，并对项目初步结果进行了讨论。