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系統識別號 U0026-0507201422235400
論文名稱(中文) 三離子電漿中離子迴旋波之交會頻率
論文名稱(英文) Crossover Frequencies of Ion-Cyclotron Waves in Three-Ion Plasmas
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 太空與電漿科學研究所
系所名稱(英) Institute of Space and Plasma Sciences
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生(中文) 楊業葳
研究生(英文) Yeh-Wei Yang
學號 LA6001048
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 63頁
口試委員 指導教授-談永頤
共同指導教授-汪愷悌
口試委員-向克強
中文關鍵字 電漿  電離層  交會頻率  DEMETER衛星 
英文關鍵字 plasma  ionosphere  crossover frequency  DEMETER satellite 
學科別分類
中文摘要 一般的電漿研究通常都只針對電子和質子存在的理想環境去作分析,但是實際在大自然中,尤其是地球的電離層,甚至是實驗室裡的分析儀器,多離子電漿是存在的,當多離子電漿的離子百分比不同,會造成不同的物理現象,因此研究多離子電漿是很重要的。交會頻率只會發生在波動向量平行於背景磁場時。當兩種波模相交在交會頻率時會改變極化特性,例如從右手哨聲波轉換到左手離子迴旋波。交會頻率出現在多離子電漿中時,會因為背景離子的組合種類和所佔之濃度百分比變化而變化。由於波的極化特性會影響其傳播性質,分析這些頻率的發生值是很重要的。在本論文中,將研究至含有三種離子的電漿中的交會頻率 (crossover frequency)。本研究的最後,會利用DEMETER衛星上的質子哨聲 (proton whistlers) 資料計算各種離子在該觀測點內所占的濃度百分比,還有在該百分比下所對應的交會頻率,最後再將交會頻率對質子迴旋頻率歸一化 (normalize),以利日後分析與應用。
英文摘要 The crossover frequency in plasma is a frequency at which the wave can change polarization and convert to another mode such as from right-hand whistler-mode to left-hand ion-cyclotron waves when the wave vector is parallel to the field lines. This frequency occurs in multi-ion plasma and their values would vary as the compositions/percentages of background ion species vary. In the thesis, we not only derive the 2-ion and 3-ion plasma’s formula of the crossover frequency but also use the crossover frequencies of ion whistlers observed by DEMETER satellite to calculate the percentages of each ion species at the observational site. Finally, for further application to analyze data from satellite missions, the crossover frequencies over different percentages for each ion species are normalize to proton gyrofrequency.
論文目次 摘要 I
ABSTRACT II
致謝 VI
圖目錄 IX
第一章 緒論 1
第一節 背景介紹 1
壹、電漿 (plasma) 1
貳、電漿層 (plasmasphere) 2
參、電離層 (ionosphere) 2
第二節 研究動機 5
第二章 數學理論 10
第一節 帶電粒子運動方程式 10
壹、V(α)平行於 B 12
貳、V(α)垂直於 B (正z方向) 12
第二節 極化之判斷與種類 15
壹、線性極化波之情況 17
貳、圓極化波之情況 17
參、橢圓極化波之情況 18
第三節 一元三次方程式解析解 19
第三章 研究結果 22
第一節 交會頻率公式解 22
壹、二離子電漿的交會頻率公式推導 23
貳、三離子電漿的交會頻率公式推導 25
第二節 交會頻率解析解結果 30
壹、二離子電漿的交會頻率解析解結果 31
貳、三離子電漿的交會頻率解析解結果 34
第三節 交會頻率逼近法結果 43
第四節 誤差 46
壹、解析解之百分比誤差 46
貳、解析解與逼近法之百分比誤差 47
第四章 DEMETER衛星之觀測資料與分析 49
第一節 DEMETER衛星簡介 49
第二節 觀測資料與分析 50
第五章 結論與討論 54
第一節 結論 54
第二節 討論 55
參考文獻 56
附錄一 58
附錄二 59
附錄三 61
附錄四 63
參考文獻 Berthelier, J. -J., J. M. Illiano, R. R. Hodges, J. Covinhes, M. Godefroy, G. Gogly, J. Guillou, F. Le Goff, F. Leblanc, Z. Racic, P. Rouchette, D. Krankowsky, D. Dorflinger, O. Vaisberg, V. Smimov, and N. Kolesova,“ The Dymio Ion Mass Spectrometer of the Mars 96 Mission ”, Measurement Techniques in Space Plasmas : Particles, American Geophysical Union, Washington, DC, pp. 215~220, 1998

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呂凌霄-太空教室網頁:
http://www.ss.ncu.edu.tw/~lyu/lecture_files/IntroSpace.html

美國國家航空暨太空總署網頁:http://plasmasphere.nasa.gov/
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  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2017-07-11起公開。
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