[发明专利]一种模拟大尺度磁层顶磁重联的地面模拟装置及方法

权利要求书

1.一种模拟大尺度磁层顶磁重联的地面模拟装置，其特征在于，它包括真空腔室(1)、偶极磁场线圈(2)、上磁镜场线圈(3)、下磁镜场线圈(4)、电子回旋共振等离子体源、热阴极等离子体源和等离子体枪(8)，

偶极磁场线圈(2)、上磁镜场线圈(3)、下磁镜场线圈(4)和热阴极等离子体源均位于真空腔室(1)内，电子回旋共振等离子体源位于真空腔室(1)外，真空腔室(1)内设置有工作气体，

位于同一竖直方向上的上磁镜场线圈(3)和下磁镜场线圈(4)的结构相同，且为椭圆形线圈，椭圆的长径比大于或等于1.5，

上磁镜场线圈(3)和下磁镜场线圈(4)之间的中心位置与偶极磁场线圈(2)处于同一高度平面内，

偶极磁场线圈(2)，用于产生模拟地球磁场位形的偶极磁场，

电子回旋共振等离子体源，用于向偶极磁场注入电磁波，使电磁波在偶极磁场产生的共振磁场面处电离真空腔室(1)内的工作气体产生模拟空间磁层顶地球侧的等离子体(6)，

上磁镜场线圈(3)和下磁镜场线圈(4)，用于产生磁镜场磁场，模拟均匀的行星际磁场，在偶极磁场和上、下扰动磁镜场磁场之间存在磁零点(5)，

热阴极等离子体源，用于向上、下扰动磁镜场磁场注入电子，使电子在上、下扰动磁镜场磁场处电离真空腔室(1)内的工作气体产生磁层顶磁鞘侧等离子体(7)，

等离子体枪(8)，用于驱动磁层顶磁鞘侧等离子体(7)向模拟磁层顶地球侧的等离子体(6)靠拢产生磁重联过程，实现磁层顶磁重联；

改变上磁镜场线圈(3)和下磁镜场线圈(4)或偶极场线圈(2)中的电流的方向，模拟北向行星际磁场形成两个X点的向阳面磁层顶磁场位型进行磁重联模拟研究。

2.根据权利要求1所述一种模拟大尺度磁层顶磁重联的地面模拟装置，其特征在于，偶极磁场线圈(2)的横截面为圆形或矩形的环状线圈。

3.根据权利要求1所述一种模拟大尺度磁层顶磁重联的地面模拟装置，其特征在于，上磁镜场线圈(3)和下磁镜场线圈(4)的横截面均为圆形或矩形的椭圆形线圈。

4.根据权利要求1所述一种模拟大尺度磁层顶磁重联的地面模拟装置，其特征在于，磁零点(5)区域在水平方向上的长度为大于2m。

5.根据权利要求1所述一种模拟大尺度磁层顶磁重联的地面模拟装置，其特征在于，偶极磁场线圈(2)能够产生1.8T的磁场强度。

6.根据权利要求1所述的一种模拟大尺度磁层顶磁重联的地面模拟装置实现的地面模拟方法，其特征在于，所述方法包括以下内容：

步骤一、向偶极磁场线圈(2)通电流，使偶极磁场线圈(2)产生偶极磁场，向上磁镜场线圈(3)和下磁镜场线圈(4)通同向电流，使上磁镜场线圈(3)和下磁镜场线圈(4)产生磁镜场磁场；

步骤二、打开电子回旋共振等离子体源和热阴极等离子体源，分别向偶极磁场上注入电磁波和向上、下磁镜场磁场上注入电子，使电磁波在偶极磁场产生的共振磁场面处电离工作气体产生模拟空间磁层顶地球侧的等离子体(6)，使电子在上、下磁镜场磁场处电离工作气体产生磁层顶磁鞘侧等离子体(7)；

步骤三、打开等离子体枪(8)，驱动磁层顶侧等离子体(7)向模拟空间的等离子体(6)靠拢产生磁重联过程，实现磁层顶磁重联。