不同射频放电条件及杂质对磁化等离子体中核极化过程的影响

《Physical Review A》：Influence of different radio-frequency discharge conditions and impurities on the process of nuclear polarization in magnetized plasma

　　本文报道了在不同射频（rf）激发等离子体条件下，磁化等离子体中原子极化（PAMP）实验研究的进展。影响等离子体动力学的参数包括频率、平均射频功率和峰值射频功率。我们的数据强烈表明，等离子体中的电子密度对极化值和建立速率有显著影响。特别是，我们发现极化按 $U^{\beta}$ 的规律变化，其中 $U$ 是产生等离子体的谐振回路中线圈两端的电压，$\beta$ 在1.3–1.5的范围内，与电子密度的预期表现类似。射频功率调制的实验表明，峰值射频功率而非平均功率控制着极化。还发现了一个意想不到的极化增加现象，与室温下 $^{3}$He 气体中出现少量杂质有关。极化与随温度升高而脱附的氧气杂质含量之间存在强相关性，这支持了极化与电子密度成正比的假设，因为预期电子密度会随杂质浓度线性增加。我们还发现，极化和建立速率彼此成正比，这种关系在所有射频等离子体频率下均成立。我们提出了一个能够解释实验观察结果的情景：极化受核磁弛豫限制，而与固有极化过程相关的生长速率与电子密度的平方成正比。我们的研究确定了提高PAMP方法效率的途径，即通过不同手段最大化电子密度。