等离子体中X射线透过率分析及潜在通信应用研究

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李瑶, 苏桐, 雷凡, 徐能, 盛立志, 赵宝升. 2019: 等离子体中X射线透过率分析及潜在通信应用研究, 物理学报, 68(4): 175-183.
引用本文: 李瑶, 苏桐, 雷凡, 徐能, 盛立志, 赵宝升. 2019: 等离子体中X射线透过率分析及潜在通信应用研究, 物理学报, 68(4): 175-183.
Li Yao, Su Tong, Lei Fan, Xu Neng, Sheng Li-Zhi, Zhao Bao-Sheng. 2019: X-ray transmission characteristics and potential communication application in plasma region, Acta Physica Sinica, 68(4): 175-183.
Citation: Li Yao, Su Tong, Lei Fan, Xu Neng, Sheng Li-Zhi, Zhao Bao-Sheng. 2019: X-ray transmission characteristics and potential communication application in plasma region, Acta Physica Sinica, 68(4): 175-183.

等离子体中X射线透过率分析及潜在通信应用研究

X-ray transmission characteristics and potential communication application in plasma region

  • 摘要: X射线具有波长短、光子能量高等特点,有望在等离子体环境中实现信息的有效传输.本文首先采用基于连续介质中的WKB分层法,研究了黑障条件下,X射线在非均匀等离子体鞘套中的透过率特性,仿真了不同等离子体电子密度和碰撞频率下X射线信号的透过率,理论上证明了X射线可用于黑障区信息传输的可行性.其次通过搭建环形扩散辉光放电等离子体发生器及实验验证系统,进行了国内外首次X射线穿过等离子体鞘套的验证实验.实验结果表明,等离子体对X射线信号的透过率存在一定程度的衰减,透过等离子体前后的X射线信号能谱轮廓相似度优于95.5%,能谱峰值点的偏移量小于1.3%.此外,在原有理论模型的基础上,考虑等离子中的粒子与X射线的碰撞、吸收效应,优化了X射线在等离子体中的透过率模型,与传统的理论方法相比,该模型可对实验现象进行更好的解释.同时计算了X射线在临近空间的透过率,并分析了X射线通信所能达到的潜在指标.这些结果有望为解决黑障区信号传输提供一定的理论与实验依据.
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出版历程

等离子体中X射线透过率分析及潜在通信应用研究

  • 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119;中国科学院大学, 北京 100049
  • 西安电子科技大学空间科学与技术学院,西安,710126
  • 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119

摘要: X射线具有波长短、光子能量高等特点,有望在等离子体环境中实现信息的有效传输.本文首先采用基于连续介质中的WKB分层法,研究了黑障条件下,X射线在非均匀等离子体鞘套中的透过率特性,仿真了不同等离子体电子密度和碰撞频率下X射线信号的透过率,理论上证明了X射线可用于黑障区信息传输的可行性.其次通过搭建环形扩散辉光放电等离子体发生器及实验验证系统,进行了国内外首次X射线穿过等离子体鞘套的验证实验.实验结果表明,等离子体对X射线信号的透过率存在一定程度的衰减,透过等离子体前后的X射线信号能谱轮廓相似度优于95.5%,能谱峰值点的偏移量小于1.3%.此外,在原有理论模型的基础上,考虑等离子中的粒子与X射线的碰撞、吸收效应,优化了X射线在等离子体中的透过率模型,与传统的理论方法相比,该模型可对实验现象进行更好的解释.同时计算了X射线在临近空间的透过率,并分析了X射线通信所能达到的潜在指标.这些结果有望为解决黑障区信号传输提供一定的理论与实验依据.

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