1、StudyofDirectedElectromagneticPulseEmissionfromMagneticReconnectionJiaK1LltEtDallSupervisor：ProfJianFengLiInstituteofFluidPhysicsChinaAcademyofEngineeringPhysicsSubmittedintotalfulfilmentoftherequirementsforthedegree01Ph

2、DinOptics摘要天體物理觀測結果表明磁化高能量密度等離子體能以較高的能量轉換效率輻射低頻非熱電磁脈沖。本文研究磁化高能量密度條件下磁重聯(lián)電磁脈沖定向輻射方法，并分析其物理極限。傳統(tǒng)天線輻射機制以電場為初始儲能，其峰值功率和轉換效率受多種因素限制而達到物理極限。例如，當電場達到原子內(nèi)部場強量級時，電場能量極有可能以共振形式快速釋放，并產(chǎn)生等離子體，對輻射極為不利，此時的能量密度為1011Jim3量級。電中性條件排除了等離子體內(nèi)部可存

3、在強電場的普適性，特別是對于尺寸較大的等離子體系統(tǒng)?？臻g電荷效應進一步限制了傳統(tǒng)天線輻射峰值功率和效率。與電場儲能不同，磁重聯(lián)電磁輻射機制初始能量儲存在磁場中。等離子體內(nèi)部存在強磁場并不違背電中性條件，對磁感應強度大小的可能物理極限還不明確，從天文觀測來看，即使存在物理極限，這一物理極限至少應大于1015G，對應的能量密度1027Jim3量級，比電場儲能極限高16個量級。等離子體在自生磁場作用下獲得相對論速度，這種復雜的運動必然引起磁力

4、線拓撲結構的重建，輻射磁重聯(lián)電磁脈沖。相對論效應可極大地提高磁重聯(lián)電磁輻射效率，同時還能引起定向的相干輻射。相對論、強磁化的高能量密度條件雖然與某些天體環(huán)境更為接近，然而目前實驗室高能量密度加載能力的不斷提升使得本論文的研究也具有現(xiàn)實意義。因此，本文針對磁化高能量密度條件下電流絲結構的產(chǎn)生及其磁重聯(lián)電磁脈沖定向輻射機制進行了初步探索和嘗試，提出一種磁化高能量密度等離子體非熱電磁輻射機制。論文主要研究內(nèi)容和結論如下：1、討論了磁化高能量密

5、度條件下電流幺幺／甘a流環(huán)的形成機制。處于高能量密度狀態(tài)的等離子體電阻率隨溫度升高而降低(負斜率)，若溫度沿磁場方向分布不均勻(即使小擾動)，初始溫度較高區(qū)域的電阻率會以正反饋形式降低，使得該區(qū)域的電流密度提高，最后形成波矢平行于磁場方向的電流絲或電流環(huán)結構。電流絲／電流環(huán)在洛侖茲力作用下以相對論速度碰撞，該過程可輻射強電磁脈沖。通過推導電流絲陣列的色散關系發(fā)現(xiàn)，電流絲陣列具有波長與陣列空間周期同量級的本征模式，退激發(fā)過程可輻射電磁脈沖