基于堿金屬輔助電離的等離子鞘套模擬方法

趙偉灼，李益文,2，魏小龍，肖良華，張百靈，李應(yīng)紅

(1. 空軍工程大學(xué)等離子體動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 西安 710038；2.西北工業(yè)大學(xué)燃燒、熱結(jié)構(gòu)與內(nèi)流場(chǎng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 西安 710072)

0 引 言

航天飛行器再入大氣過(guò)程中，飛行速度通常達(dá)數(shù)千米每秒，飛行器前部形成激波，激波后飛行器表面空氣溫度急劇升高，氣體分子在高溫下電離產(chǎn)生等離子體，包覆飛行器表面，通常稱(chēng)其為等離子體鞘套[1]。

鞘套中的帶電粒子(主要是電子)吸收、折射電磁波，導(dǎo)致通信和探測(cè)信號(hào)的衰減、畸變，引起兩類(lèi)問(wèn)題：一是電磁波不能在鞘套中傳播，導(dǎo)致飛行器與地面失聯(lián)，稱(chēng)此類(lèi)問(wèn)題為通信黑障；二是等離子體鞘套和尾跡的物理化學(xué)特性變化非常劇烈，導(dǎo)致雷達(dá)反射截面積(Radar cross section, RCS)也劇烈變化[2]，稱(chēng)此類(lèi)問(wèn)題為探測(cè)異常。對(duì)這兩類(lèi)問(wèn)題，目前主要采用飛行試驗(yàn)、理論仿真和地面模擬等方法進(jìn)行研究。飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，但成本高，可重復(fù)性差，適合作為驗(yàn)證數(shù)據(jù)；理論仿真尚不成熟，需要大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證支持；地面模擬可以針對(duì)性地復(fù)現(xiàn)黑障的部分關(guān)鍵參數(shù)，試驗(yàn)可控、可重復(fù)性好，是目前的主要研究方向。

等離子體鞘套的發(fā)生條件極為苛刻，在地面難以對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行復(fù)現(xiàn)。美國(guó)于20世紀(jì)60年代開(kāi)展的RAM C系列飛行試驗(yàn)表明：黑障發(fā)生時(shí)，飛行器飛行速度達(dá)馬赫數(shù)10以上，激波后溫度可達(dá)7000 K以上[3]。針對(duì)不同的問(wèn)題，模擬設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足不同的相似準(zhǔn)則[4]。對(duì)于通信黑障與探測(cè)異常問(wèn)題，需要達(dá)到等離子體對(duì)電磁波的折射、吸收特性的相似條件。大量研究表明[5]，等離子體鞘套為不均勻非磁化等離子體，其介電常數(shù)表示為：

(1)

式中：ω為電波頻率，ven為等離子體碰撞頻率，ωp為等離子體頻率，表示為[6-7]：

(2)

式中：q為電子電荷量，me為電子質(zhì)量，ε0為真空中介電常數(shù)。因此電子密度ne與碰撞頻率ven及兩參數(shù)的分布決定了電磁波在等離子體中的傳播特性[8]。

本文主要研究等離子鞘套模擬方法，計(jì)算了RAM C-II不同測(cè)點(diǎn)的電子密度，與文獻(xiàn)記錄數(shù)據(jù)相比對(duì)，具有較好一致性，依據(jù)等離子體鞘套的參數(shù)變化范圍，選取相適應(yīng)的等離子體放電方式，并對(duì)流量、功率進(jìn)行了估算，針對(duì)功率需求過(guò)大的問(wèn)題并考慮到高溫對(duì)電磁設(shè)備的不良影響，提出添加堿金屬促進(jìn)電離的解決方案，并進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，為搭建等離子體鞘套地面模擬設(shè)備提供依據(jù)。

1 等離子體鞘套參數(shù)計(jì)算

本文主要針對(duì)通信黑障與探測(cè)異常問(wèn)題，研究等離子體鞘套的模擬方法。計(jì)算等離子體鞘套參數(shù)，目的是提供激波后氣體參數(shù)，如溫度、壓強(qiáng)，便于在鞘套模擬方案設(shè)計(jì)中對(duì)放電方式的選取以及功率的計(jì)算。

獲取等離子體鞘套的電子密度與碰撞頻率的變化范圍是選擇恰當(dāng)模擬方式的基礎(chǔ)。美國(guó)開(kāi)展的一系列飛行試驗(yàn)中，球錐體RAM C-II采用的燒蝕材料為泰氟隆，對(duì)電子密度影響較小，適合作為驗(yàn)證數(shù)據(jù)。Fan等[9]、李海燕等[10]、吉君君等[11]均以RAM C-II為對(duì)象開(kāi)展了數(shù)值模擬研究。本文主要研究鞘套模擬方法，需要建立溫度、壓強(qiáng)與電子密度、碰撞頻率的關(guān)系，因此采用一種簡(jiǎn)化的方法估算鞘套參數(shù)，與文獻(xiàn)[3]提供的數(shù)據(jù)作比較，其準(zhǔn)確性在可接受范圍之內(nèi)。

1.1 鞘套參數(shù)估算方法

RAM C-II有四處測(cè)量點(diǎn)，配置的反射計(jì)天線頻段如表1所示。

對(duì)碰撞頻率文獻(xiàn)記錄較少，為獲取整個(gè)黑障過(guò)程的碰撞頻率變化范圍，需要進(jìn)行估算。對(duì)碰撞頻率本文選用式(3)計(jì)算[12]。

ven=1.6×1012T-1/2p

(3)

式中：p為壓強(qiáng)(Pa)，T為溫度(K)。

RAM C-II的飛行速度與馬赫數(shù)如圖1所示。

式(4)為Billig給出的球錐體激波形狀關(guān)系式。式中各變量的具體定義參考文獻(xiàn)[13]。

(4)

高超聲速飛行條件下，波后氣體的分子振動(dòng)自由度被激發(fā)，經(jīng)典的激波關(guān)系式不再適用，文獻(xiàn)[14]中提出的雙比熱激波關(guān)系式，式中ζ為雙比熱系數(shù)取4.5，為計(jì)算Ma10～20條件下斜激波波后氣體參數(shù)T2和p2，γ取1.28，Mi=v∞sinβi/a，定義為來(lái)流速度v∞沿激波面上某點(diǎn)i的法向分量v∞sinβi與當(dāng)?shù)芈曀賏的比值。

(5)

等離子體鞘套是氣體在高溫下因熱電離而產(chǎn)生的，根據(jù)沙哈方程，可計(jì)算一定溫度T和壓強(qiáng)p條件下某種氣體的電離度aj[15]。

(6)

式中：Wj為原子的電離能，這里取氮?dú)怆婋x能15.6 eV[16]，K=8.6174×10-5eV/K為波爾茲曼常數(shù)。由電離度和一定溫度、壓強(qiáng)下的粒子密度，可以得出激波后電子密度。

1.2 結(jié)果分析

以測(cè)量點(diǎn)1,2為例，飛行試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如圖2中方點(diǎn)與圓點(diǎn)所示，計(jì)算得到的電子密度如圖2中三角形所示。反射計(jì)在低空條件受碰撞頻率影響較大，因此以高空測(cè)量結(jié)果為準(zhǔn)，文獻(xiàn)中采用無(wú)黏模型計(jì)算結(jié)果如圖2中曲線所示。對(duì)于測(cè)點(diǎn)1本文的計(jì)算結(jié)果明顯高于實(shí)測(cè)值，分析原因?yàn)轭^部曲率大，激波角取值偏大。在70 km以上本文的計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果存在一定差異，分析原因?yàn)橄”怏w效應(yīng)以及雙比熱關(guān)系式在Ma25以上時(shí)不再適用。

測(cè)點(diǎn)2計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)中測(cè)量和計(jì)算結(jié)果相近，根據(jù)式(3)計(jì)算測(cè)點(diǎn)2處碰撞頻率，結(jié)合文獻(xiàn)中給出的電子密度，可得表2。

從表2可以看出，在整個(gè)再入過(guò)程中：測(cè)點(diǎn)2處的電子密度變化量級(jí)為1017～1019m-3，碰撞頻率變化量級(jí)為0.1～100 GHz。

表2 測(cè)點(diǎn)2不同高度參數(shù)Table 2 Parameters of point 2 at each height

2 模擬方法研究

2.1 現(xiàn)有設(shè)備分析

等離子體鞘套的復(fù)現(xiàn)條件苛刻，通過(guò)分析現(xiàn)有模擬設(shè)備的優(yōu)勢(shì)與不足可為后續(xù)改進(jìn)明確方向。表3中列出了幾種模擬方法及部分參數(shù)[15,17-20]。

表3 幾種模擬設(shè)備及其參數(shù)Table 3 Parameters of several reproducing equipment

根據(jù)模擬機(jī)理的不同可將以上設(shè)備分為三類(lèi)：氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備、等離子體射流設(shè)備、靜態(tài)等離子體設(shè)備。

氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)設(shè)備方面，主要有彈道靶、激波風(fēng)洞，其模擬鞘套的機(jī)理與實(shí)際情況一致，但彈道靶模型體積小，過(guò)載大，不宜安裝電磁設(shè)備，目前只用于研究探測(cè)異常問(wèn)題[17]，激波風(fēng)洞可以產(chǎn)生高焓高速氣流，但試驗(yàn)時(shí)間只達(dá)到毫秒量級(jí)，氣流前段穩(wěn)定性差，且會(huì)造成測(cè)值的劇烈變化，不利于對(duì)等離子體效果的觀測(cè)[18]。

等離子體射流設(shè)備方面，主要有電弧風(fēng)洞、高頻感應(yīng)等離子體風(fēng)洞以及螺旋波等離子體產(chǎn)生設(shè)備等。前兩者模擬能力強(qiáng)，可用于材料熱考核，潘德賢等[19]采用靜電探針對(duì)高頻等離子體風(fēng)洞流場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行診斷[19]，電子密度可達(dá)1018m-3，但極高的溫度可對(duì)測(cè)量設(shè)備造成損害，導(dǎo)致試驗(yàn)精度差、試驗(yàn)結(jié)果可信度和重復(fù)度較低。Kim[20]采用螺旋波等離子體設(shè)備模擬RAM C在81 km高度的環(huán)境，電子密度達(dá)1019m-3量級(jí)，但碰撞頻率只達(dá)到0.1 GHz量級(jí)，對(duì)于低空環(huán)境模擬能力不足。

靜態(tài)等離子體設(shè)備方面，Gillman等[21]和謝楷[22]分別采用電子束、輝光放電產(chǎn)生大面積等離子體，研究電磁波穿過(guò)等離子體時(shí)參數(shù)的變化。此類(lèi)設(shè)備產(chǎn)生的等離子體電子密度可達(dá)1017m-3，只能采用L、S等較低頻段的電磁波信號(hào)，電磁波頻率越低，屏蔽與防繞射越困難，且此類(lèi)設(shè)備產(chǎn)生的等離子體較均勻，而等離子體鞘套中電子密度梯度大，對(duì)電磁波的影響不可忽略，因而這類(lèi)設(shè)備對(duì)鞘套參數(shù)分布模擬能力不足。

2.2 模擬方法的選取

由第2.1節(jié)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的分析，明確改進(jìn)目標(biāo)如下：持續(xù)時(shí)間至少達(dá)到秒鐘量級(jí)、覆蓋鞘套的電子密度與碰撞頻率范圍、具備流動(dòng)特征。由于持續(xù)時(shí)間要求，不能選擇彈道靶與激波風(fēng)洞，由具備流動(dòng)特征要求，以及參數(shù)要求，不能選取靜態(tài)等離子體設(shè)備。因此確定采用高焓低速風(fēng)洞模擬方式進(jìn)行模擬，結(jié)合第1節(jié)得到的鞘套參數(shù)，可以計(jì)算等離子體發(fā)生器的環(huán)境參數(shù)T1，p1，進(jìn)而選取相適應(yīng)的放電形式，約定下標(biāo)1，2，3分別表示等離子體發(fā)生器、激波前與激波后氣體參數(shù)。

取壓強(qiáng)范圍為0～24312 Pa，溫度范圍為2000～7000 K，由式(3)和式(6)分別得到電子密度和碰撞頻率與溫度、壓強(qiáng)的三維關(guān)系圖。發(fā)現(xiàn)電子密度主要取決于溫度，碰撞頻率主要取決于壓強(qiáng)，為便于觀察，分別沿壓強(qiáng)軸與溫度軸做投影如圖3所示。

根據(jù)式(2)，當(dāng)電子密度小于1012m-3時(shí)不足以響應(yīng)9 MHz以上的電磁波信號(hào)，而常用通信頻率都在9 MHz以上，可以認(rèn)為不受干擾。從圖3(a)可得溫度T2約為2500 K，波后溫度T3變化范圍為4000～6000 K時(shí)，對(duì)應(yīng)電子密度范圍為1017～1019m-3。有研究表明，等離子體流速對(duì)電磁波傳播特性影響很小[22]。因此，如果正激波后氣體參數(shù)滿(mǎn)足條件即認(rèn)為實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)高度的模擬。由式(5)確定馬赫數(shù)范圍為2.4～3.6，再由碰撞頻率變化范圍0.1～100 GHz，可確定波后壓強(qiáng)p3的變化范圍為100～105Pa，進(jìn)而根據(jù)式(5)確定波前壓強(qiáng)p2的范圍為6.68～15165 Pa。假設(shè)工質(zhì)在風(fēng)洞中的流動(dòng)過(guò)程是等熵絕熱的，且等離子體發(fā)生器工質(zhì)流速很低，其動(dòng)能可以忽略，可認(rèn)為等離子體發(fā)生器的靜溫T1,靜壓p1即為整個(gè)風(fēng)洞中的總溫總壓。

(7)

由式(7)得出T1的范圍為4516～7036 K，p1范圍為226.37～757870 Pa，可確定等離子體發(fā)生器放電氣壓最高在數(shù)個(gè)大氣壓量級(jí)，通常氣壓越高放電越困難，需要選取適用的放電形式。

表4 幾種等離子體源放電參數(shù)比較Table 4 Comparison among several kinds of plasma

表4給出了幾種常用放電形式的參數(shù)范圍[21,23-24]。參考資料中大多只給出放電壓強(qiáng)與電子密度范圍而沒(méi)有給出溫度范圍，但仍可確定感應(yīng)耦合放電與電弧放電可以滿(mǎn)足碰撞頻率與電子密度需求。

2.3 流量、功率的估算

在純空氣條件下，由試驗(yàn)段馬赫數(shù)、溫度、壓強(qiáng)等參數(shù)可以求得速度v以及試驗(yàn)段工質(zhì)密度ρ，通過(guò)公式Qm=ρvA可以計(jì)算流量。風(fēng)洞中任意截面單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的工質(zhì)所包含的能量即可視為單位時(shí)間內(nèi)外界對(duì)工質(zhì)注入的能量，可以分為焓與動(dòng)能，與流量相乘可以得到功率，具體公式如下:

(8)

式中：Cp為定壓比熱，在高溫條件下比常溫條件要高，作為近似估算取1039 J/(kg·K)。

選取不同的試驗(yàn)段截面尺寸，將對(duì)流量功率產(chǎn)生顯著影響。在試驗(yàn)段截面的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般限制模型的迎風(fēng)面積最大不超過(guò)試驗(yàn)段面積的4%～5%[4]。設(shè)模型迎風(fēng)面積范圍為1～10 cm2，取試驗(yàn)段截面積分別為0.005,0.01,0.02 m2，分別對(duì)應(yīng)圖4中實(shí)心、中空、十字符號(hào)。

從圖4可以看出，對(duì)低空條件的模擬所需流量較大，在25 km高度對(duì)功率需求最大。結(jié)合圖1，低空條件速度下降最快，大量機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，也驗(yàn)證了估算的合理性，但存在兩個(gè)問(wèn)題，一是功率達(dá)10 MW量級(jí)，這是極困難的，目前只有電弧風(fēng)洞可以實(shí)現(xiàn)；二是對(duì)于電磁波傳播特性試驗(yàn)而言，高溫將嚴(yán)重影響電磁測(cè)量設(shè)備的工作。如將信號(hào)發(fā)射天線放在模型中，不考慮其他條件，溫度越高，需要的隔熱措施越復(fù)雜，迎風(fēng)面積、試驗(yàn)段截面尺寸增大，相應(yīng)的功率需求也增大。如能在相對(duì)較低溫度條件下，達(dá)到相同的電子密度、碰撞頻率將有效解決這兩個(gè)問(wèn)題。

2.4 改進(jìn)方案

在RAM C-Ι飛行試驗(yàn)中，燒蝕材料含有約4700 ug/g的堿金屬，而RAM C-ΙΙ飛行試驗(yàn)中采用的燒蝕材料為特氟隆，堿金屬含量小于5 ug/g，前者的電子密度較后者高[25]。堿金屬元素相對(duì)于空氣所含元素，原子半徑大，在同一溫度條件下更容易產(chǎn)生自由電子。

本文提出的鞘套模擬方法主要針對(duì)通信黑障、探測(cè)異常問(wèn)題，需要考慮對(duì)電磁波傳播的影響。添加堿金屬會(huì)對(duì)等離子體的組分產(chǎn)生影響，主要增加三類(lèi)粒子：一是電子；二是金屬陽(yáng)離子，其比氣體電離產(chǎn)生的陽(yáng)離子質(zhì)量大，對(duì)于電磁波的影響更??；三是未完全電離的堿金屬粉末，而文獻(xiàn)[21]中，試驗(yàn)證明金屬粉末不會(huì)造成電磁波的衰減。因此可以考慮采用添加堿金屬提高電子密度。

基于上述分析，本文提出基于感應(yīng)耦合放電的改進(jìn)型等離子產(chǎn)生方案，如圖5所示，試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括射頻電源、工質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)、等離子體發(fā)生器、堿金屬注入系統(tǒng)、噴管、試驗(yàn)段、冷卻系統(tǒng)和真空泵，以及控制系統(tǒng)和等離子體參數(shù)診斷系統(tǒng)等。

試驗(yàn)系統(tǒng)工作原理為：供氣系統(tǒng)提供的氣體經(jīng)過(guò)供氣管道與閥門(mén)進(jìn)入等離子體發(fā)生器，石英管外纏繞中空螺線圈，在線圈中通去離子化水進(jìn)行冷卻。為保證堿金屬混合均勻，在等離子體發(fā)生器前部注入堿金屬，形成高密度等離子體，再經(jīng)噴管加速至設(shè)計(jì)馬赫數(shù)，此時(shí)溫度下降，等離子體復(fù)合，電子密度降低，使其對(duì)電磁波的影響可以忽略。當(dāng)遇到試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，頭部將形成激波，波后溫度升高，形成等離子體鞘套。

3 初步試驗(yàn)驗(yàn)證與分析

基于現(xiàn)有試驗(yàn)手段，為驗(yàn)證并量化添加堿金屬對(duì)電子密度的影響，依托磁流體試驗(yàn)系統(tǒng)開(kāi)展了試驗(yàn)研究。前文提出的模擬方法所產(chǎn)生的等離子體鞘套，是由高焓氣流經(jīng)激波加熱形成的，主要受氣流參數(shù)、目標(biāo)外形影響，與放電方式并無(wú)直接關(guān)系。因此，采用其他方法產(chǎn)生等離子體，也可以驗(yàn)證堿金屬對(duì)鞘套電子密度的提高效果。試驗(yàn)系統(tǒng)主要包括燃?xì)獍l(fā)生器、噴管、試驗(yàn)通道、磁體和工質(zhì)供給系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、測(cè)試控制系統(tǒng)等，燃料為航空煤油，氧化劑為氧氣，如圖6所示。

選用碳酸鉀作為電離種子(后文簡(jiǎn)稱(chēng)種子)，采用傳統(tǒng)的電壓電流法進(jìn)行電導(dǎo)率的測(cè)試。等離子體的電導(dǎo)率σ可用式(9)表示，此處流場(chǎng)中并非純凈空氣，式(3)不再適用，但溫度壓強(qiáng)條件相同，可認(rèn)為兩者碰撞頻率相同，則電子密度與電導(dǎo)率正相關(guān)。

(9)

在溫度2800 K、壓強(qiáng)0.1 MPa條件下，測(cè)量未添加種子與種子含量1.5%的電導(dǎo)率，如圖7所示，電導(dǎo)率峰值分別達(dá)到3.1 S/m,26.1 S/m，表明此時(shí)電子密度提升約1個(gè)數(shù)量級(jí)。添加堿金屬有望降低對(duì)波后溫度T3的要求，進(jìn)而降低對(duì)功率的要求。

添加堿金屬后，為了保證波前氣體對(duì)電磁波無(wú)影響，可能需要降低波前溫度T2，調(diào)整設(shè)計(jì)馬赫數(shù)，這將影響風(fēng)洞功率的設(shè)計(jì)。為此開(kāi)展了探究溫度對(duì)電導(dǎo)率影響的試驗(yàn)，以明確是否需要修改設(shè)計(jì)馬赫數(shù)，進(jìn)而評(píng)估改進(jìn)后的模擬設(shè)備對(duì)功率的需求。在堿金屬含量為1.0%條件下，通過(guò)改變氧化劑與燃料的混合比實(shí)現(xiàn)不同的溫度條件，測(cè)量峰值電導(dǎo)率如圖8所示。

從圖8可以看出，溫度低于2600 K時(shí)，電導(dǎo)率上升緩慢，分析原因?yàn)闇囟忍停瑝A金屬尚未參與反應(yīng)，電導(dǎo)率緩慢增長(zhǎng)歸功于燃?xì)鉄犭婋x。2600～2900 K電導(dǎo)率有明顯躍升，原因是隨著溫度升高，堿金屬反應(yīng)更充分。在2900 K后，電導(dǎo)率恢復(fù)平緩上升趨勢(shì)，分析認(rèn)為此時(shí)堿金屬電子化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率已經(jīng)達(dá)到峰值，提升溫度只能促進(jìn)熱電離而不能顯著促進(jìn)堿金屬輔助電離?？梢钥隙ǖ氖菧囟仍礁?，越利于堿金屬參與反應(yīng)。因此前文設(shè)定T2=2500 K<2600 K可以繼續(xù)沿用，取試驗(yàn)段面積為0.01 m2，計(jì)算得所需功率如圖9方點(diǎn)所示，圓點(diǎn)表示改進(jìn)前功率需求。

從圖9可以看出，所需功率明顯減小，最大功率為6 MW。雖然在高溫條件下，添加堿金屬效果更明顯，實(shí)際需要的波后溫度更低，但考慮到功率耦合效率等問(wèn)題，預(yù)期所需功率仍在兆瓦量級(jí)。電弧與感應(yīng)耦合放電都可以達(dá)到這一要求[23]?？紤]到后期開(kāi)展的試驗(yàn)研究，如堿金屬與某種單一氣體的反應(yīng)，較高的流場(chǎng)品質(zhì)將會(huì)大大減小研究復(fù)雜程度，而電弧放電存在電極燒蝕污染，因此感應(yīng)耦合放電方式更合適。

4 結(jié) 論

1)以RAM C-II飛行試驗(yàn)為研究對(duì)象，計(jì)算得到等離子體鞘套的電子密度、碰撞頻率變化范圍分別為1015～1019m-3，0.1～100 GHz。

2)分析了現(xiàn)有模擬設(shè)備的不足，擬采用高焓低速風(fēng)洞的模擬方式。由鞘套參數(shù)范圍計(jì)算得到放電最高氣壓需要達(dá)數(shù)個(gè)大氣壓量級(jí)，初步確定可采用電弧放電、感應(yīng)耦合放電方式。

3)估算得到流量、功率與高度的關(guān)系曲線，模擬飛行器在25 km高度時(shí)的鞘套，所需電源功率最大。

4)提出添加堿金屬提高電子密度的方法，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性，可以使電子密度提高1個(gè)數(shù)量級(jí)、功率需求降至兆瓦量級(jí)。