A ground simulation device and method for simulating three-dimensional magnetic reconnection of the earth's magnetotail relates to the application field of cryogenic plasma. The invention aims to solve the problem that the magnetotail plasma can not simulate the real three-dimensional magnetotail reconnection structure. A ground simulator for simulating three-dimensional magnetic reconnection of the earth's magnetic tail is presented. Two magnetic mirror field coils are mirror symmetrical and the dipole magnetic field coils are located on the symmetrical axis of the two magnetic mirror field coils. The dipole magnetic field coils and two magnetic mirror field coils can simulate the magnetic field of the earth's magnetic tail when they generate magnetic fields. LaB6 plasma source and two magnetic mirror field coils are installed on the outer side of the two magnetic mirror field coils respectively. A plasma gun is installed on the symmetrical axis between the two LaB6 plasma sources. When two LaB6 plasma sources are injected into the plasma, the plasma on both sides of the magnetotail can be simulated. The plasma gun is opened, and the three-dimensional magnetotail reconnection of the plasma on the north and south sides of the magnetotail can be driven at the position of the magnetic zero line.
【技术实现步骤摘要】
一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置及方法
本专利技术属于低温等离子体应用
,尤其涉及将低温等离子体应用在地球磁尾三维磁重联模拟研究中。
技术介绍
“空间环境地面模拟装置”包括空间等离子体环境模拟与研究系统,是用于提供磁重联过程等基本物理过程的时空演化规律研究的平台。世界上已经有多个实验装置对空间等离子体磁重联现象进行了实验室模拟研究。在地面装置上开展磁重联过程的实验室模拟研究,与空间观测、理论分析及数值模拟相结合,已取得了一些突破性的进展,使得人们对磁重联等物理过程有了较为深入的了解。但是,仍然有许多重要物理问题有待解决,如磁尾非对称电流片中的磁重联过程等。根据现有文献和研究结果,目前国内外设计和建造的磁尾等离子体研究模拟装置只能提供二维或近似三维重联的结构,并不能真实反映三维磁尾重联的结构特点。
技术实现思路
本专利技术是为了解决目前磁尾等离子体研究模拟中,只能提供二维或近似三维重联结构,不能真实反映三维磁尾重联结构的问题,现提供一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置及方法。一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置,包括处于真空环境内的偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈;两个磁镜场线圈镜像对称设置,偶极磁场线圈位于两个磁镜场线圈的对称轴上、且偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈相互平行,偶极磁场线圈所在平面区域与两个磁镜场线圈所在平面区域互不重叠,使得偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈产生磁场时能够模拟出地球磁尾磁场,两个磁镜场线圈的外侧分别设有LaB6等离子体源,所述LaB6等离子体源靠近偶极磁场线圈方向、且不越过磁镜场线圈的中轴线,两个磁镜场线圈之间的对称轴上 ...
【技术保护点】
1.一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置,其特征在于,包括处于真空环境内的偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈;两个磁镜场线圈镜像对称设置,偶极磁场线圈位于两个磁镜场线圈的对称轴上、且偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈相互平行,偶极磁场线圈所在平面区域与两个磁镜场线圈所在平面区域互不重叠,使得偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈产生磁场时能够模拟出地球磁尾磁场,两个磁镜场线圈的外侧分别设有LaB6等离子体源,所述LaB6等离子体源靠近偶极磁场线圈方向、且不越过磁镜场线圈的中轴线,两个磁镜场线圈之间的对称轴上设有等离子体枪,该等离子体枪的出射端朝向偶极磁场线圈,当两个LaB6等离子体源向地球磁尾磁场注入等离子体时,能够模拟出地球磁尾南北两侧等离子体,当等离子体枪开启时,能够驱动所述地球磁尾南北两侧等离子体在磁零点线位置发生三维磁尾磁重联。
【技术特征摘要】
1.一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置,其特征在于,包括处于真空环境内的偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈;两个磁镜场线圈镜像对称设置,偶极磁场线圈位于两个磁镜场线圈的对称轴上、且偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈相互平行,偶极磁场线圈所在平面区域与两个磁镜场线圈所在平面区域互不重叠,使得偶极磁场线圈和两个磁镜场线圈产生磁场时能够模拟出地球磁尾磁场,两个磁镜场线圈的外侧分别设有LaB6等离子体源,所述LaB6等离子体源靠近偶极磁场线圈方向、且不越过磁镜场线圈的中轴线,两个磁镜场线圈之间的对称轴上设有等离子体枪,该等离子体枪的出射端朝向偶极磁场线圈,当两个LaB6等离子体源向地球磁尾磁场注入等离子体时,能够模拟出地球磁尾南北两侧等离子体,当等离子体枪开启时,能够驱动所述地球磁尾南北两侧等离子体在磁零点线位置发生三维磁尾磁重联。2.根据权利要求1所述的一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置,其特征在于,还包括真空腔室,所述真空腔室内部形成真空环境。3.根据权利要求2所述的一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置,其特征在于,真空腔室为不锈钢罐体。4.根据权利要求1、2或3所述的一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置,其特征在于,真空环境的极限压强为1×10-4Pa,真空环境的工作压强为10-2Pa。5.根据权利要求1、2或3所述的一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置,其特征在于,真空环境内填充有工作气体,工作气体为氢气、氦气、氩气或氮气。6.根据权利要求1、2或3所述的一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置,其特征在于,偶极磁场线圈为“回”字形线圈或圆环形线圈。7.根据权利要求1、2或3所述的一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置,其特征在于,两个磁镜场线圈均为椭圆形线圈,该椭圆形线圈的长径比为1.5。8.根据权利要求7所述的一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置,其特征在于,LaB6等离子体源的出射口为矩形,该矩形的长边至少为30cm,且该矩形的长边沿椭圆形线圈的长径方向设置。9.根据权利要求8所述的一种模拟地球磁尾三维磁重联的地面模拟装置,其特征在于,LaB6等离子体源的...
【专利技术属性】
技术研发人员:肖青梅,鄂鹏,王晓钢,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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