Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > physics > arXiv:2503.23643v1

帮助 | 高级搜索

物理学 > 等离子体物理

arXiv:2503.23643v1 (physics)
[提交于 2025年3月31日 ]

标题: 基于神经网络平滑的电子能量概率函数鲁棒提取

标题: Robust Extraction of Electron Energy Probability Function via Neural Network-Based Smoothing

Authors:June Young Kim
摘要: 电子能量概率函数(EEPF)的精确确定对于理解等离子体中的电子动力学和能量分布至关重要。 然而,解释朗缪尔探针电流-电压(I-V)特性通常受到非线性鞘层动力学、等离子体不稳定性以及诊断噪声的阻碍。 这些因素引入了波动和失真,使得二阶导数计算高度敏感且容易出错。 传统的平滑方法,如萨维茨基-戈拉耶(SG)滤波器和交流调制技术,依赖于局部数据相关性,并难以区分噪声和有意义的等离子体行为。 在本研究中,我们提出了一种基于神经网络的机器学习方法,用于稳健的EEPF提取,专门设计用于解决非麦克斯韦电子能量分布带来的挑战。 一个多层感知机结合集成平均捕捉了I-V特性的全局结构,实现了自适应且一致的平滑处理,而不会损害物理保真度。 与传统的SG滤波相比,所提出的方法在二阶导数的平滑方面表现出色,从而在整个电子能量范围内实现了更稳定和准确的EEPF重建。 这种能力在束驱动、低压或其他非平衡等离子体条件下具有显著的诊断优势,其中准确表征非麦克斯韦EEPF至关重要。
摘要: Accurate determination of the electron energy probability function (EEPF) is vital for understanding electron kinetics and energy distributions in plasmas. However, interpreting Langmuir probe current-voltage (I-V) characteristics is often hindered by nonlinear sheath dynamics, plasma instabilities, and diagnostic noise. These factors introduce fluctuations and distortions, making second derivative calculations highly sensitive and error-prone. Traditional smoothing methods, such as the Savitzky-Golay (SG) filter and AC modulation techniques, rely on local data correlations and struggle to differentiate between noise and meaningful plasma behavior. In this study, we present a neural network-based machine learning approach for robust EEPF extraction, specifically designed to address the challenges posed by non-Maxwellian electron energy distributions. A multi-layer perceptron combined with ensemble averaging captures the global structure of the I-V characteristics, enabling adaptive and consistent smoothing without compromising physical fidelity. Compared to conventional SG filtering, the proposed method achieves superior smoothing of the second derivative, resulting in more stable and accurate EEPF reconstruction across the entire electron energy range. This capability confers a strong diagnostic advantage in beam-driven, low-pressure, or other non-equilibrium plasma conditions, where accurate characterization of non-Maxwellian EEPFs is essential.
主题: 等离子体物理 (physics.plasm-ph)
引用方式: arXiv:2503.23643 [physics.plasm-ph]
  (或者 arXiv:2503.23643v1 [physics.plasm-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.23643
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: June Young Kim [查看电子邮件]
[v1] 星期一, 2025 年 3 月 31 日 01:09:28 UTC (4,025 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
physics.plasm-ph
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-03
切换浏览方式为:
physics

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号