часть1 (1248229), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

4. Влияние магнитного поля.

5. Анизотропия функции распределения частиц.

6. Нарушение бесстолкновительного приближения.

7. В высокотемпературной плазме - вторичная электронная эмис-сия под действием ионов, когда характерные энергии частиц, приходящих на поверхность зонда, превышает 200 – 300 эВ.

§ 1.5. Задачи

1. Получить соотношение .

Решение. Для малых углов рассеяния , где  - прицельный параметр, энергия частиц E~T. Вычислим транспортное сечение:

Следовательно, длина пробега по порядку величины равна

.

2. Получить аналог формулы Дрювестейна для случая, когда электроны имеют одинаковую дрейфовую скорость , которая перпендикулярна поверхности зонда. Считать, что функция распре-деления в системе координат, движущейся со скоростью дрейфа изотропная [6].

3. Найти ограничения на параметры плазмы, принимая, что в стационарных условиях максимальная температура зонда не должна превышать 1000 ⁰С.

Решение. Минимальный поток энергии идет на зонд, когда он находится при потенциале, близком к плавающему. Этот поток по порядку величины равен

.

Считая, что зонд достаточно тонкий и успевает прогреваться по всему объему, уравнение баланса мощностей можно записать в виде

,

где с_зонда и V_зонда – теплоемкость материала зонда и его объем.

В стационарных условиях падающий на поверхность зонда поток мощности компенсируется излучением. Если принять, что максимальная температура зонда не должна превышать при этом 1000 ⁰С, то из условия получается следующее ограничение на параметры плазмы:

.

Вследствие этого ограничения, в системах с большой длительностью рабочего импульса реально зонды можно применять только в периферийной плазме.

4. При протекании тока по зондовой проволоке часть напряжения, приложенного к зонду, падает на подводящих прово-дах, элементах электронных схем и т.д. В этом случае возникает искажение зондовой характеристики, так как напряжение на зонде отличается от приложенного . Найти вторую производную зондового тока по в зависимости от измеряемой величины . Сопротивление, включенное последовательно зонду, равно R [6].

Задача усложняется, если становится существенным падение напряжения на самой зондовой проволоке. Это приводит к тому, что поверхность зонда становится не эквипотенциальной, так что сбор тока различными участками зонда происходит при разном напряжении по отношению к плазме.

Библиографический список

1. Langmuir J. and Mott-Smith H. // Gen. Electr. Rev. 1924. Vol. 27. P. 449.

2. Каган Ю.М., Перель В.И. // УФН. 1963. Т. 81. С. 409.

3. The characteristics of Electrical Discharges in Magnetic Fields,

ed. by Guthrie A. and Wakerling R. N.-York, 1949.

4. Druyvestein M.J. // Z. Phys. 1930. Vol. 64. P. 781.

5. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М: Наука, 1987. Гл. 11.

6. Багрянский П.А., Шунько Е.В. // ПТЭ. 1986. № 2. С. 166.

Глава 2. CВЧ-ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ

Диагностика плазмы с помощью электромагнитного излучения сверхвысоких частот (СВЧ) применяется в большинстве совре-менных плазменных установок. Измерять параметры плазмы можно либо по результату взаимодействия с ней электромагнитной волны от внешних излучателей, либо по характеристикам СВЧ-излучения самой плазмы. В первом случае условно можно говорить об активных, а во втором случае - о пассивных методах диагностики.

Наиболее широко применяется методика определения линейной плотности ( ) плазмы по измерению сдвига фазы проходящего через нее пучка СВЧ-излучения. В плазме волна приобретает дополнительный фазовый сдвиг по сравнению с распространением в вакууме, поскольку показатель преломления плазмы отличается от единицы. Показатель преломления плазмы зависит от ее плотности и, вообще говоря, температуры, поэтому измерение фазового сдвига прошедшей волны позволяет, по крайней мере в принципе определить эти параметры.

Если плазма находится в магнитном поле, то показатель прелом-ления начинает зависеть от его величины и от взаимной ориентации вектора поляризации волны и направления поля. Это обстоятельство может существенно усложнить интерпретацию данных, полученных при СВЧ-зондировании.

Пусть поле падающей на плазму волны меняется по гармоническому закону H,E . Параметры плазмы меняются в пространстве, соответственно от точки к точке изменяется и показатель преломления N. Это означает, что решения вида плоских волн с разными не являются независимыми, как в случае однородной плазмы. В частности, волна, распростра- няющаяся в направлении градиента показателя преломления (плотности), будет частично отражаться, т.е. переходить в волну с противоположным направлением . Зондирование плазмы СВЧ излучением ведется в условиях применимости приближения геометрической оптики, когда длина волны много меньше всех характерных масштабов изменения параметров плазмы. Тогда можно обеспечить требуемую локальность измерений. В этом приближении поле волны с заданной частотой меняется в пространстве по закону

,

где - вектор вдоль распространения луча, а - решение дисперсионного уравнения для однородной плазмы в данной точке пространства. Как известно, условием применимости рассматриваемого квазиклассического приближения является малость изменения волнового вектора на расстоянии порядка длины волны, т.е. должно выполняться неравенство . Если это неравенство выполнено, квазиклассические решения практически независимы друг от друга и изменения фазы волны при распростра-нении в плазме дается выражением , поскольку совпадает по направлению с направлением луча. Естественно выбрать частоту и направление поляризации излучения по отноше-нию к магнитному полю таким образом, чтобы максимально упростить измерения. В качестве первого шага примем, что фазовая скорость волны должна быть много больше тепловой ско-

30

Характеристики

Список файлов лабораторной работы