物理学 > 等离子体物理
[提交于 2025年3月31日
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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
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。
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