本合集精选上一年度发表于本刊的代表性优秀成果，集中展现期刊刊载成果的广度与顶尖水平，覆盖磁约束聚变等离子体、低温等离子体应用、等离子体实验诊断与数值模拟等前沿方向。
衷心感谢所有作者、审稿专家、读者与编委会在2025年里的倾力付出与鼎力支持，你们的贡献是期刊持续发展的基石。
希望这份亮点合集为您带来启发与收获，也期待全球科研同仁将最新成果投稿至 PST，与我们共同推动等离子体科学和技术领域不断向前。
合集链接：https://iopscience.iop.org/journal/1009-0630/page/Highlights-of-2025
—— PST 编辑部
亮点文章目录
Rui DING et al. Divertor power exhaust with Ar impurity seeding for CFEDR H-mode operation. Plasma Sci. Technol. 2025,27:104002
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本文聚焦中国聚变工程示范堆（CFEDR）常规高约束模式（H 模）下的偏滤器排灰物理设计，针对 1.5 GW 聚变功率，采用 SOLPS‑ITER 程序开展氩杂质注入模拟。结果表明，同时注入氩与氘可显著增强辐射损耗从而降低热通量，将偏滤器靶板峰值热负荷控制在 10 MW/m²以下，实现内外偏滤器近乎完全脱靶，且芯部等离子体无明显杂质污染。提高氘注入速率可有效降低氩需求量，减小芯部氩浓度与有效电荷数。研究还发现氩在内偏滤区具有更高压缩效应，钨靶板侵蚀率在优化工况下满足寿命要求。该工作为 CFEDR 偏滤器设计与安全运行提供关键物理依据。
Zhiyong QIU et al. Direct and indirect cross scale couplings in burning plasmas mediated by energetic particles. Plasma Sci. Technol. 2025,27:095101
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在聚变燃烧等离子体中，高能量粒子（包括聚变 α 粒子）是跨尺度耦合的重要媒介。本文以环阿尔芬本征模（TAE）为例，揭示其与微观漂移波湍流 (DW) 的直接与间接耦合通道。文中列举了TAE与DW之间跨尺度耦合的三个通道，包括：(1)通过将TAE直接散射为短波长电子朗道阻尼的动理学阿尔芬波（KAW）的受激吸收作用，背景DW可有效降低甚至抑制TAE不稳定性；(2)在典型托卡马克实验中，背景TAE对DW的散射过程中，由于上边带KAW的受激吸收与下边带KAW的自发辐射相互抵消，TAE的直接非线性散射对DW的阻尼效应可忽略不计；(3) TAE可通过非线性激发的带状流结构间接调控DW强度。然而在局域极限下会产生出人意料的微弱去稳效果，与领域的一般推测相悖。这些发现揭示了支撑这些过程的非线性等离子体物理的丰富性与复杂性，为将现有实验/模拟结果外推到未来反应堆燃烧等离子体提供了理论基础。
Yuejiang SHI et al. Achievement of 1 MA discharges in hydrogen–boron plasmas in the EXL-50U.Plasma Sci. Technol. 2025,27:092002
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在EXL-50U球形环形装置（ST）中，氢-硼（p–B）等离子体在主半径达0.6米、环形磁场高达1特斯拉的条件下实现了MA级放电。该实验的关键创新在于通过高浓度含硼气体混合物和放电过程中的实时硼粉注入实现富硼燃料策略。燃料硼含量达到10%，这是首次公开报道的MA级p–B等离子体具有如此高硼浓度。采用电子回旋共振加热（ECRH）实现了无感应等离子体启动，并通过 ECRH 与中心螺线管（CS）的协同作用实现了电流快速升至1兆安。在800kW ECRH 功率下，核心电子温度达到3 keV。这些结果证明了在球形环形装置中产生高性能p–B等离子体的可行性，并为未来反应堆级应用提供了重要的物理与工程学见解。
Jian SHEN et al .Surface modification of fabrics using dielectric barrier discharge plasma for improved antifouling performance.Plasma Sci. Technol. 2025,27:014001
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大气压介质阻挡放电（DBD）等离子体是纺织品绿色表面改性的高效技术。本文以全氟癸基三乙氧基硅烷（PFDS）为前驱体，利用 DBD 等离子体对真丝织物进行表面处理，在不损伤纤维本体的条件下实现 PFDS 基团接枝。优化工艺为 PFDS 浓度 8 wt%、处理时间 40 s、放电功率 11.87 W，改性后织物表面能显著降低，具备优异疏水疏油与防污性能，且耐久性与稳定性良好。该方法可推广至涤纶、羊毛等多种织物，为纺织品绿色多功能改性提供环保、高效的工业化方案。
Xin LI et al.Preliminary characterization of an iodine compatible LaB₆ hollow cathode. Plasma Sci. Technol. 2025,27:064005
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碘工质因成本低、存储密度高成为电推进发展热点，但耐碘腐蚀的安培级长时间放电空心阴极一直存在技术瓶颈。本研究设计了一种由耐碘材料制成的LaB₆空心阴极，并在碘兼容真空舱内进行试验；测试了点火特性、伏安特性以及长时间稳态放电特性，并与氪工质推进剂进行了比较；试验后通过扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱（EDS）分析了阴极发射体的成分。结果显示：点着后10秒以上放电电压才能稳定，碘工质阴极放电电压比氪高25-95伏；根据EDS结果，原因在于空心阴极不锈钢的铁和碘贮供系统中的氧导致发射体污染；该碘空心阴极实现了累计12.5小时的稳定放电，单次最长放电时间为5小时，发射体内径变化率为3%。该研究为碘工质电推进系统提供了可行的空心阴极技术路线。
Wei XIE et al.Experimental and numerical study on double wedge shock/shock interaction controlled by a single-pulse plasma synthetic jet.Plasma Sci. Technol. 2025,27:044004
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激波/激波干扰（SSI）现象在高速流动中普遍存在，其中双楔SSI是典型问题之一。本研究通过实验与数值模拟，探究了单脉冲等离子体合成射流（PSJ）对双楔第VI类和第V类SSI的控制效果，并分析了放电能量的影响。研究结果表明： PSJ 与高速来流的相互作用会形成等离子体层和射流激波，二者共同对SSI产生控制作用。单脉冲 PSJ 对SSI的控制机制在于其同时弱化激波和SSI的能力。对于第VI类SSI，PSJ 消除了原始的二楔斜激波，形成由射流激波和第一楔斜激波构成的新的第VI类SSI。对于第V类SSI，PSJ 有效减弱了马赫杆、超声速射流及反射激波的强度，从而促使其向第VI类SSI转变。数值结果表明峰值压力最大可降低约32.26%。此外，PSJ 的发展还沿展向延伸。随着放电能量的增加， PSJ 对SSI的控制效果逐渐增强。
Jike LIANG et al .Discharge and emission characteristics of rotating gliding arc plasma using air, ammonia, and ammonia/air mixtures.Plasma Sci. Technol. 2025,27:075401
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由于氨作为清洁能源的应用存在局限性，等离子体辅助燃烧技术已成为改善氨燃烧性能的有效方法。本研究调查了旋转滑动弧（RGA）等离子体在空气、氨及氨/空气混合气体中的放电特性，及其对燃烧和排放的影响。研究表明，增加RGA等离子体功率可增强气体放电电压和电流波形的稳定性，促进混合气体的燃烧反应，并在高氨含量存在时缩短火焰。在不同氨浓度和放电功率条件下，引入RGA等离子体可将氨的燃烧范围从20%-25%扩展至15%。当氨含量较低（低于15%）时，由于氨的还原反应，空气放电产生的NO会减少。当氨含量超过15%时，NO浓度会随功率增加而升高。当放电功率低于燃烧功率的10%（功率比）时，产生的NO量与未使用等离子体的氨燃烧相当或更低。然而当功率比超过10%时，燃烧反应增强导致NO排放量急剧上升。随着功率增加，混合物的燃烧反应温度持续升高。这些发现为优化等离子体辅助氨燃烧工艺、提升燃烧效率、减少污染物排放提供了重要参考，从而有助于提升环境可持续性。
Haoyu SONG et al. Gas baffle optimization for CF₄ plasma uniformity in inductively coupled plasma etching: numerical simulations.Plasma Sci. Technol. 2025,27:095401
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本研究开发了圆柱形感应耦合等离子体（ICP）源的二维流体模型，并深入探究了气体挡板对蚀刻腔内等离子体特性的影响。通过模拟电子动力学与粒子传输过程，系统分析了气体挡板对电子密度、F自由基密度及等离子体均匀性的作用机制。研究结果表明：气体挡板的存在显著增强了上腔室的电离反应强度，使等离子体密度分布更趋均匀，从而更有效地覆盖晶圆台表面。进一步研究表明，通过调控挡板上气体孔的孔径尺寸、分布形态及安装高度，可优化下腔室的粒子分布，有效降低蚀刻不均匀性。例如，采用不同孔径配置的挡板内外气体孔组合方案，可将蚀刻不均匀性从33.4%显著降低至30%。该研究成果为蚀刻设备中气体挡板的优化设计提供了理论依据，有望提升工艺的均匀性和蚀刻效率。
Jianglong WEI et al.Comprehensive research facility for negative ion source neutral beam injection at CRAFT: design and first operation.Plasma Sci. Technol. 2025,27:044001
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本文介绍我国聚变堆主机关键系统综合研究设施（CRAFT）负离子源中性束注入（NNBI）综合实验平台的设计与首轮运行成果。平台包含 HONOR 与 CANBE 两大实验装置，目标实现 200–400 keV、2 MW、100 s 氢中性束输出。首轮实验中，双射频驱动负离子源在 50 keV 加速器实现长脉冲高流强引出（55.4 keV/7.3 A/105 s、55.0 keV/14.7 A/30 s) , 200 keV 加速器获得兆瓦级负离子束（135.9 keV/8.9 A/8 s) , 并验证了负离子束中性化、残余离子电偏转等全流程技术。成果为 CFETR 中性束系统关键技术突破奠定重要基础。
Xin YANG et al.First results of the linear plasma device SWORD. Plasma Sci. Technol. 2025,27:092001
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本文报道我国新一代超导强流直线等离子体装置 SWORD 的首轮实验成果。该装置面向聚变堆偏滤器等离子体与材料相互作用研究，采用 3 T 超导磁体与高束流级联弧等离子体源，成功实现粒子通量＞1×10²⁴ m⁻² s⁻¹、单次连续放电时长＞1000 s 的稳定氦等离子体放电。其中粒子通量测试由朗缪尔探针与发射光谱方法双重验证。装置下一步目标是获得峰值粒子通量＞1×10²⁵ m⁻² s⁻¹、峰值热通量＞80 MW m⁻²、束斑尺寸＞20 mm 的高参数等离子体。SWORD的建成也为 ITER 与 CFETR 面向等离子体材料与部件测试提供关键实验平台。
Zefeng YANG et al. Regulation of the pantograph-catenary arc by an alternating transverse magnetic field. Plasma Sci. Technol. 2025, 27: 035402
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随着高速列车运行速度持续提升及环境条件日益复杂，受电弓-接触网电弧漂移现象愈发突出，影响列车运行安全。为抑制受电弓-接触网电弧的不稳定现象，本文提出利用交流横向磁场(ATMF)调节电弧的方法，并研究了气流环境下ATMF对电弧的调节规律。研究结果表明:ATMF能有效维持电弧稳定性，且随着磁场频率提升至阈值时稳定性进一步增强。在气流环境中，当频率为50Hz时稳定效果最佳，此时电弧电压波动仅为4.65V，仅占总电压的5.47%。同时发现电弧温度随磁场频率升高而上升，在10Hz时达到4743K，1000Hz时升至4976K。此外，研究还分析了正弦、三角波和方波磁场激励电流对电弧的影响，发现三角波磁场下电弧稳定性最佳，电压波动仅为3.04V。本研究为应用ATMF调节技术抑制受电弓-接触网电弧波动提供了理论支撑。
Jianhua ZHONG et al .Simulation of laser plasma wakefield acceleration with external injection based on Bayesian optimizationPlasma Sci. Technol. 2025,27:044003
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在激光尾场加速中，注入特定能量的外部电子束是实现低能量展宽和低发射度的高质量电子束的一种有前景的方法。本文通过模拟研究了在10 pC集束电荷下进行外部注入的激光尾场加速过程。采用贝叶斯优化方法优化关键激光和等离子体参数，使电子束加速至预期能量，同时保持较小的发射度和能量展宽增长。模拟并优化了等离子体上升边缘对电子束横向特性的影响，以确保外部电子束注入等离子体时不会显著增加发射度。最终，在10 pC集束电荷下获得了能量为1.5 GeV、归一化横向发射度为0.5 mm·mrad、相对能量展宽为0.5%的高质量电子束。
