超高速碰撞产生瞬态磁场的时间尺度特征

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1、第３２卷第４期真空科学与技术学报２０１２年４月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＡＣＵＵＭＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２９１超高速碰撞产生瞬态磁场的时间尺度特征唐恩凌李志秋张薇杨明海相升海李乐新于辉（沈阳理工大学装备工程学院沈阳１１０１５９）ＴｉｍｅＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆＴｒａｎｓｉｅｎｔＭａｇｎｅｔｉｃＦｉｅｌｄｉｎＰｌａｓｍａＣｌｏｕｄＩｎｄｕｃｅｄｂｙＨｙｐｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙＩｍｐａｃｔＴａｎｇＥｎｌｉｎｇ，ＬｉＺｈｉｑｉｕ，ＺｈａｎｇＷｅｉ，ＹａｎｇＭｉｎｇｈａｉ，ＸｉａｎｇＳｈｅｎｇｈａｉ，ＬｉＬｅｘｉｎ，ＹｕＨｕｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｑｕｉｐｍｅｎ

2、ｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１５９，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＨｅｒｅ，ｗｅａｄｄｒｅｓｓｅｄｔｈｅｔｉｍｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｂｏｔｈｔｈｅｔｒａｎｓｉｅｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｎｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｐｌａｓｍａｃｌｏｕｄｓ，ｉｎｄｕｃｅｄｂｙｈｙｐｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔａｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｇｅｏｆｉｏｎｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓｐｏｓｓｉｂｌｙｏｒｉｇｉｎａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｔ

3、ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｄｅｎｓｉｔｙｇｒａｄｉｅｎｔｓｏｎａｎｄａｂｏｖｅｔｈｅｌａｙｅｒｅｄｔａｒｇｅｔｕｎｄｅｒｈｅａｖｙｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔｏｆｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ．Ｔｈｅｐｅａｋｉｎｇａｎｄｄｅｃａｙｉｎｇｏｆｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ｉｎａｒａｐｉｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｅｃｒｅａｓｅｐａｔｔｅｒｎ，－６ｒａｎｇｉｎｇｆｒｏｍ１０ｓｔｏ６０ｓａｎｄｄｅｐｅｎｄｉｎｇｏｎｔｈｅｉｍｐｉｎｇｉｎｇｅｎｅｒｇｙｂｅｔｗｅｅｎｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅａｎｄｔａｒｇｅｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，ｗｅｒｅａｎａｌｙｔｉｃａｌｌｙｅｖａｌｕ

4、ａｔｅｄ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｎｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｏｆｐｌａｓｍａｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｂｙｈｙｐｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔ．Ｔｈｅｔｉｍｅｄｅｐｅｎｄｅｎｔｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄｉｎｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｉｍｐａｃｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｆｏｕｎｄｔｏａｇｒｅｅｆａｉｒｌｙｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈｏｓｅｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＨｙｐｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔ，Ｐｌａｓｍａ，Ｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓ，Ｔｉｍｅｓｃ

5、ａｌｅｓ摘要在超高速碰撞的早期阶段会产生瞬态等离子体云，等离子体云能以某种机理产生电流和磁场。在靶板表面的等离子体云中产生的非线性电子温度和电子密度梯度将产生磁场，场的持续时间从１０－６ｓ到约６０ｓ，依赖于弹丸的碰撞能量。本文利用超高速碰撞产生等离子体诱生磁场的一维理论模型，理论推导了喷出物诱生磁场的峰值，得到了碰撞喷出物膨胀过程中磁场增强、磁场衰减的时间尺度特征及磁感应强度峰值。结合超高速正碰撞实验，给出了碰撞喷出物膨胀等离子体云中瞬态磁场的时间尺度，并与理论时间尺度进行了比较，结果基本一致。关键词超高速碰撞等离子体磁场时间尺度中图分类号：Ｏ３８３；Ｏ５３１文献标识码：Ａｄｏ

6、ｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－７１２６．２０１２．０４．０８流星体或陨石与星际表面碰撞，在碰撞过程早体的模型，后来Ｈｏｏｄ和Ｖｉｃｋｅｒｙ［４－９］指出在膨胀等离期喷出的碎片云中包含等离子体，由此产生大的、短子体云内部电子密度梯度和温度梯度对实验室尺度寿命的磁场。在星际表面大多数超高速碰撞喷出物碰撞等离子体的产生具有决定意义。的碎片云中都包含等离子体。Ｗｅｔｈｅｒｉｌｌ认为在碰撞本文给出了描述超高速碰撞产生等离子体诱生的后来阶段，碎片云以８ｋｍ／ｓ的平均速度向外膨胀磁场的一维理论模型，利用该理论模型得到了碰撞扩展，磁场将会增强。超高速碰撞产生等离子体内喷出物等离子

7、体云膨胀过程中磁场增强、磁场衰减部瞬态磁场的产生和演化涵盖弹丸的侵彻成坑、成阶段的时间尺度特征及磁感应强度峰值。结合超高腔和后期的膨胀三个阶段。超高速碰撞产生等离子速正碰撞实验，比较了碰撞喷出物膨胀等离子体云体和瞬态磁场的相关理论或许能解释月球表面的残中瞬态磁场的时间尺度与理论时间尺度的关系。结余磁场［１－４］。Ｐｅｒｔ［５］在工作中得到碰撞产生等离子果表明，理论预言与实验结果基本一致。收稿日期：２０１１０４２５基金项目：国家自然科学基金项目（１０９７２１４５）联系人：Ｅｍａｉｌ：ｔ