潘宁阱电磁场位形可以长时间的约束非中性电子等离子体,可以用于电子横越磁场碰撞输运基本物理过程的细致研究。本课题在潘宁阱非中性电子等离子体实验装置上,开展了电子等离子体的约束与输运性质实验研究。通过注入电子束,获得了高约束状态的球对称核心稠密的非中性电子等离子体,研究了电子碰撞过程对高密度约束的影响,首次获得了瞬态电子聚心现象,提出电子的碰撞热化效应是限制更高密度电子约束原因。应用粒子模拟方法,对潘宁阱中电子非中性等离子体进行了数值模拟,获得了等离子体聚心约束过程及其参数定标关系,部分解释了实验现象。同时,为了更好地研究一维横越磁场输运现象,研制建立了一台新的直线型电子等离子体实验装置。
在潘宁位形的电子阱中,通过潘宁放电和外注入电子,形成具有较高密度的两维约束特征的电子等离子体。研究其平衡约束性质、不同约束状态之间的转化跃迁;研究具有强磁化效应的非中性等离子体的输运及其定标关系。本研究可增进对非中性等离子体约束稳定的理解,粒子输运的研究对各种磁化等离子体如聚变等离子体、空间等离子体等均有基础性的贡献。