磁化靶聚变(Magnetized Target Fusion, MTF)是目前发展最为成熟的磁惯性约束聚变方案。MTF预先加热产生磁化的等离子体靶，然后利用通入大电流的固体套筒对其进行惯性压缩以实现聚变点火，可以分为等离子体形成、传输与内爆压缩三个阶段。其中等离子体采用反场构形(Field Reversed Configuration, FRC)产生，由预电离电容器组放电将预先充入的静态低气压气体（0.001~1Torr的D2或 H2）击穿形成初始 PI(Pre-Ionization)等离子体。目前PI等离子体密度不够高，存在时间不够长，是FRC乃至MTF项目主要的困难之一。采用数值模拟研究等离子其中的气体击穿过程和预电离等离子体的性质，可以为MTF实验的放电参数的选取与优化提供参考。　　FRC中预电离等离子体中的电子具有很强的非热平衡非局域性，因此通常流体模型并不适用于此项过程研究，必须采用(Particle in cell/Monte Carol,PIC/MC)模型处理，其中必须自洽考虑中性气体的激发、电离等过程。MTF的压缩阶段则必须采用双流体模型处理，最后的內爆过程则需要采用辐射流体模型处理。本研究采用1D和2D隐格式 PIC/MC程序 iPM，结合相关 FRC装置的实际参数，研究了不同Bias磁场强度、驱动电流/电场、气压等可调参数对于PI等离子体密度、温度、寿命等参数的影响。模拟考虑空间均匀分布的Bias磁场，并忽略PI初始阶段等离子体的自生电磁场，因此采用静电和静磁模型，一维平板和二维圆柱 Z向两端采用了周期性边界条件和粒子吸收边界条件，考虑放电气体为氩气。　　1D模拟中磁场取0~0.5T，电场取0~100kV/m，气压取10~100mTorr，模拟长度为30cm，并选取磁场0.2T、电场100kV/m、气压20mTorr为模拟基准参数，结果表明： bias磁场的越强，等离子体寿命越长，但同时等离子体密度越低；增加电场强度可以提高等离子体密度，但同时会降低等离子体寿命；气压越高，等离子体寿命越短，等离子体密度越高；这说明 FRC的PI等离子体的寿命和密度很难同时满足实验要求，本模拟给出了兼顾PI等离子体密度和寿命的最优参数区间。另外，模拟发现气压较低（20mTorr）时也能获得较高的等离子体密度，同时等离子体寿命也较长。　　2D过程的时间间隔越短；气压越高等离子体振荡周期短，套筒中心等离子体寿命越长模拟中，考虑了两种模型，分别是不考虑中性气体耗尽的TypeA模型和考虑中性气体耗尽的TypeB模型。磁场变化范围0.1~0.5T，电场0~200kV/m，气压20~100mTorr，两种模型的模拟给出了模拟区域电子密度、电子温度、电势、电流密度及电场随时间的演化图。TypeA模型的结果表明产生等离子的区域为内径约2.1cm外径约2.5cm的圆环区域，放电时等离子体密度在60ns的时间内迅速从1017m-3增加到了1022m-3，电子最大温度在200~300eV之间。对于 Bias磁场，存在一个最小的电场强度，低于这个强度的电场放电无法维持，磁场越强，需要的电场强度越大。另一方面，电场强度越大，放电启动需要的时间越短，且放电持续时间越短。模拟定性结果与FRX-L装置上的实验观测一致。TypeB模型的结果表明：从中性气体开始放电到等离子体消失整个过程中，等离子体首先产生于大半径处，接着由于环向电场作用，等离向内运动并出现在中心处，这与 Wudern等人的实验结果非常吻合。另外，Bias磁场强度越大，等离子体振荡周期越长，套筒中心等离子体寿命越短；电场强度越小，等离子体振荡周期越长，套筒中心等离子体寿命越短；电场强度越强，气体击穿所需时间越短且击穿发展。　　本研究的结果能为FRC相关实验在偏置磁场、感应电场、气压等实验参数的选取方面提供理论依据。未来的工作将进行以下改进：基于相关实验装置的实际几何尺寸进行模拟，同时将现有程序推广到全电磁隐式PIC模型使之能够计算FRC气体放电的整个过程，并开发反应气体为氢气的蒙特卡洛和中性气体模型。