АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ПОВЕРХНОСТНО-ПЛАЗМЕННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В ВЧ- АВТОГЕНЕРИРУЮЩИХ РАЗРЯДАХ.

М. Акел, И.В. Визгалов, С.К. Жданов

Московский государственный инженерно-физический институт (технический университет), Москва, Россия

    В настоящее время в научно-технических исследованиях и плазменной технологии широкое применение нашли высокочастотные разряды. Для их возбуждения к электродной системе или индуктору подключается достаточно мощный источник переменного тока радиочастотного диапазона. В данной работе описываются эксперименты по возбуждению автогенерирующего ВЧ-разряда при питании от источника постоянного тока. Такой разряд сочетает в себе свойства емкостного высокочастотного и пучково-плазменного разрядов низкого давления. Он может выполнять функции генератора мощных электромагнитных колебаний и источника интенсивных плазменных потоков [1].
    Показано, что, несмотря на растущую зависимость между средними значениями разрядных токов и напряжения в режиме ВЧ-автогенерации, мгновенная ВАХ имеет N-образный характер, что и обеспечивает при соответствующих параметрах электрической цепи возбуждение автоколебаний. Полученные результаты указывают на то, что участок отрицательного дифференциального сопротивления на ВАХ возникает благодаря двум основным факторам: присутствию в разрядной плазме надтепловой группы электронов и повышенной вторичной эмиссии холодных катодов. Это обеспечивает появление быстрой положительной обратной связи в разрядной цепи через смещение и ток в слое прикатодного объемного заряда [2].
    В работе описывается методика анализа устойчивости разрядной системы, приводятся результаты численного расчета ВАХ и параметров электромагнитных колебаний в сравнении с экспериментально наблюдаемыми зависимостями. Обсуждаются вопросы повышения энергетической эффективности газоразрядного ВЧ-генератора и возможные области его использования.
    Для практического использования наблюдаемого эффекта необходимо разработать методику расчета параметров колебаний, условия их согласования с внешней нагрузкой, определить границы режима автогенерации, а также определить пути повышения энергетической эффективности газоразрядного генератора. В докладе обсуждаются результаты расчетов для режима ВЧ-автогенерации, полученных с помощью упрощенной модели, в которой ВАХ нелинейного элемента считается заданной. Результаты моделирования КПД передачи энергии активной нагрузке показаны на рисунке.

Литература

1. Vizgalov I.V., Kirnev G.S., Kurnaev V.A., Sarytchev D.V., Savjolov A.S. Penning discharge in regime of RF autogeneration. Proc. of XXIII International Conf. on Phenomena in Ionized Gases, Toulouse, France, 1997, v.II, p.26.
2. Kirnev G.S.., Kurnaev V.A., Vizgalov I.V. Modelling of sheath potential drop instabilities in sol with the use of pr-2 mirror machine. Transactions of Fusion Technology, 1999, V35, N 1T, Fuste8(1), p. 200.

УСКОРЕНИЕ ИОНОВ ПРОСТРАНСТВЕННО ЛОКАЛИЗОВАННЫМИ ЭЛЕКТРОННЫМИ ПЛАЗМЕННЫМИ КОЛЕБАНИЯМИ В УСТАНОВКЕ CERA-V

А.А. Балмашнов, Д.С.Чечуй

Российский университет дружбы народов, Москва, Россия

Сравнение характеристик двигателей коррекции орбит летательных аппаратов серии RITA и расчетных параметров разработанного в РУДН микроволнового резонаторного источника плазмы CERA-V [1] показало [2] перспективность работ по его совершенствованию. В связи с этим было начато изучение возможности увеличения интенсивности потока ионов, формируемых в CERA-V. С этой целью построена физическая модель процессов протекающих в области существования пространственно локализованных электронных плазменных колебаний (ЭПК) и предпринята попытка их описания в рамках гидродинамической модели.

Были получены результаты качественно объяняющие эффекты, наблюдаемые в экспериментах. В частности, показано:

• возможность локализации ЭПК в области плазмы со сверхкритической для данной частоты поля накачки, концентрацией;
• подержание слоя с ЭПК происходит при более низкой напряженности высокочастотного электрического поля, чем при напряженности, необходимой для его формирования;
• наличие амплитудной модуляции высокочастотного электрического поля, поддерживающего ЭПК;
• наличие предельных токов ускоренных ионов и их зависимость от типа рабочего газа;
• наличие предельных энергий ионов, ускоряемых в области ЭПК;

Работа поддерживается грантом Министерства образования РФ.

Литература

1. Balmashnov A.A. JVST, 1996, v.14, p.471-473.
2. Балмашнов А.А. Труды XVI Всероссийской конференции по физике плазмы и УТС. Звенигород, 1999, с. 266.

О СПЕКТРОГРАФЕ ИОГАНССОНА СО СФЕРИЧЕСКИМ КРИСТАЛЛОМ КВАРЦА 10(-1)0

Баронова Е.О., Степаненко М.М.

Институт ядерного синтеза, РНЦ ⌠Курчатовский институт■, Москва, Россия

    Спектрометры Иоганна и Кошуа широко применяются для исследований рентгеновского излучение плазмы. Эти приборы используют различные типы диспергирующих элементов и имеют различный дизайн.
    Спроектирован и изготовлен рентгеновский спектрограф, который может работать как в оптической схеме Иоганссона так и в оптической схеме Кошуа, в зависимости от типа кристалла, установленного в приборе. Это позволило существенно расширить диапазон измеряемых энергий прибора по сравнению с применяемыми аналогами. Предлагаемый спектрометр регистрирует излучение 1,5-400 keV.
    Для схемы Иоганссона мы используем сферические кристаллы кварца, поставленные на оптический контакт на подложки диаметром от 30 до 70 мм. Такие кристаллы уникальны в изготовлении и обеспечивают ряд важных преимуществ. Основное преимущество -высокое разрешение при работе с протяженными источниками, или точечными источниками, расположенными вблизи круга Роуланда.
    Для исследований жесткого рентгеновского излучения применяются цилиндрические кристаллы кварца, наклеенные на специальные подложки. Радиус круга Роуланда в обоих случаях 250 мм. Впервые изготовлены комбинированные кристаллы, работающие как Кошуа-Иоганссон и Иоганссон одновременно.
    В данной работе представлены результаты исследований отражательных характеристик прибора, в котором используется кристалл кварца 10(-1)0 типа сферический Иоганссон. Показаны дополнительные возможности кристалла, связанные с работой плоскостей, наклоненных под углом к основной плоскости 10(-1)0.
    Исследования проводились с помощью рентгеновской трубки для симметричной и несимметричной схем работы прибора. В симметричной схеме анализировалось отражение от рентгеновских плоскостей, ориентированных вдоль оптической поверхности кристалла. Было проведено сравнение относительных коэффициентов отражения характеристических линий меди во втором и третьем порядках отражения , разрешение до и после химического травления кристалла.
    В несимметричной схеме были изучены относительные коэффициенты отражения от плоскостей кристалла, наклоненных под различными углами по отношению к оптической поверхности кристалла. Показано, что плоскости 12(-3)4, 13(-4)0, 14(-5)0, 30(-3)1, 50(-5)2 имеют достаточно высокие коэффициенты отражения, спектральное разрешение и могут быть успешно использованы в диагностике плазмы. Использование этих плоскостей расширяет энергетический диапазон прибора с кристаллом 10(-1)0. Сведения об относительных коэффициентах отражения наклонных плоскостей также очень важны для правильной интерпретации сложных спектров, излучаемых лабораторными источниками и астрофизической плазмой .
    Для данного кристалла построена зависимость регистрируемой энергии от угла Брэгга для всех указанных плоскостей. График позволяет выбрать оптимальный срез кристалла для регистрации необходимой длины волны в различных экспериментальных условиях

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ФОРМИРОВАНИЯ ПЛАЗМЕННОЙ КОНФИГУРАЦИИ ГАЛАТЕЯ-ПОЯС, НЕ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩЕЙ С МИКСИНАМИ.

Богданов С.Ю., Марков В.С., ^*Морозов А.И., Франк А.Г.

Институт общей физики РАН
^*РНЦ Курчатовский институт

    Галатеями называют магнитные ловушки с токонесущими проводниками (миксинами), погруженными в плазменный объем [1]. Важным классом Галатей является тот, в котором магнитное поле аналогично "ограде", окружающей плазму со всех сторон, что позволяет использовать диамагнетизм плазмы для ее эффективного удержания в ловушке и подавления конвективных неустойчивостей [2]. В Галатеях указанного типа могут быть сформированы токовые пинчевые слои. При этом обычно осуществляется эффективное сжатие плазмы и ее нагрев. Создание токового слоя в системе типа Галатея лежит в основе концепции ловушки "Галатея-Пояс" [3].
    Плазменные конфигурации в системе Галатея-Пояс состоят из трех различных областей: двух плазменных мантий, охватывающих каждую из миксин и плоского слоя сравнительно плотной нагретой плазмы, расположенного между миксинами. Время жизни мантий в конфигурациях, реализованных в работах [4,5], было существенно меньше характерного времени жизни токового слоя. В ряде случаев непосредственно наблюдалось интенсивное взаимодействие плазмы с поверхностью миксин. Можно предполагать, что эти эффекты вызывались, с одной стороны, деформацией сепаратрисной поверхности в результате появления токового слоя во внутренней области между миксинами, а с другой стороны - генерацией в токовом слое плазменных потоков, направленных к миксинам. Взаимодействие плазмы с миксинами может быть по-видимому ослаблено выборм оптимального соотношения между электрическим током в плазме и в миксинах.
    В рамках этой концепции была проведена серия экспериментов на установке Галатея-Пояс. Типичные условия эксперимента - градиент магнитного поля h = 400 Гс/см (ток в каждой из миксин 17.5 кА); разряд в гелии при давлении 60 или 300 мТорр; ток в плазме I_z ╩4кА. Структура плазменных образований определялась по двумерным распределениям свечения плазмы в плоскости (x,y), которые регистрировались с помощью электронно-оптического преобразователя. Полученные изображения излучающей плазмы демонстрируют возможность формирования устойчивых магнитоплазменных конфигураций, не взаимодействующих с миксинами.

    Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект ╧ 98-02-17115

Литература

1. Морозов А.И. Физика плазмы, 18, 305 (1992).
1. Морозов А.И. Савельев В.В. УФН 168(11), 1153 (1999).
1. Морозов А.И. Франк А.Г. Физика плазмы, 20, 982 (1994).
1. Богданов С.Ю. Марков В.С. Морозов А.И. Франк А.Г. Письма в ЖТФ, 21(24), 5 (1995).
1. Богданов С.Ю. Бурилина В.Б. Кирий Н.П. и др. Физика плазмы, 24, 467, (1998).

САМООРГАНИЗАЦИЯ СИЛЬНОТОЧНОЙ ПЛАЗМЫ: ТОРОИДАЛЬНЫЙ ПЛАЗМОИД В ПЕРЕТЯЖКЕ ПИНЧЕВОГО РАЗРЯДА

В.М. Фадеев, Э.Ю. Хаутиев¹, В.П.  Тараканов²

НПП ВНИИЭлектромеханики, Москва, Россия
¹Сухумский Физико-технический институт , Сухуми, Абхазия
²Институт высоких температур, Москва, Россия

    Тороидальный плазмоид в перетяжке (ТПП) является частным случаем структур Кварцхава [1]. Такого рода сильноточное плазменное образование (Н-волокно или локальный q-пинч) может возникнуть при определенном сочетании параметров плазмы и электрических характеристик цепи в разряде пинчевого типа ( плазменный фокус, вакуумная искра, зет и тета пинч и т.п.). Экспериментальное указание на это можно найти в работе [2]. Образования ТПП следует ожидать и в системах типа МАГО, так как их геометрия создает соответствующие предпосылки, обеспечивая вихревое индуцированное электрическое поле и ограничивая объем разряда. Прямая реализация ТПП в плазменной трубке вокруг центрального проводника с нарастающим током (Э.Ю.Хаутиев, СФТИ) представлена на Рис. 1.

    Численный эксперимент по программе КАРАТ (В.П.Тараканов, ИВТ) подтверждает возможность реализации замкнутого разряда типа ТПП и позволяет проварьировать условия его оптимального развития. Соответствующие расчетные график приведен на Рис.3 из работы [3] для полностью ионизованной плазмы, заполняющей такую же камеру как в эксперименте. Принципиальным моментом здесь является факт образования вокруг плазмоида вихревого замкнутого тока после того, как в дальней по радиусу части разряда при достижении достаточной проводимости возникает обратный ток.
    Таким образом, есть все основания считать, что в быстрых перетяжках пинчей и плазменных фокусов часть наблюдаемых поперечных току структур являются квазиравновесными Н-волокнами, удерживаемыми взаимодействием индукционного (вторичного) тока с магнитным током исходного зет-пинча. Для доказательства и количественного анализа результатов необходим специальный эксперимент с диагностированием тока, Е и Н полей, плотностей частиц и температур. Результаты исследования представят большую ценность, так как такого рода плазмоиды должны быть элементами всех силовых разрядов с плоскими и трубчатыми слоями (в том числе и квазиравновесных типа ГАЛАТЕЯ).

Литература

1. Кварцхава И.Ф., Кервалидзе К.Н., Гваладзе Ю.С., Зукакишвили Г.Г. : Пространст- венно -периодические структуры плазмы, возникающие в быстрых сильноточных разрядах - Ядерный синтез, 1965, т.5, N.5, с.181-191.
2. Gribkov V.A., Nikulin V.Ya., Fadeev V.M. and Khodataev Ja.K. Moscow Phys. Soc. 1993. 3. 75.

ГЕНЕРАЦИИ Е И Н-ВОЛОКОН ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ И ТЕРМАЛИЗАЦИИ ПЛАЗМЫ.

В.М. Фадеев

НПП ВНИИ Электромеханики, Москва, Россия

    В установках магнитного удержания во время переходных процессов, а в ряде случаев и в стационаре, образуются токово-плазменные слои (ТПС). ТПС подвержены пространственно-периодической структуризации в виде Е- и Н-волокон.
Возможны следующие основные подходы к этому явлению:

1. Пространственно-периодические структуры (ППС) не играют важной роли и ими можно пренебречь.
2. ППС существенно влияют на выходные параметры, но их можно подавить или не дать развиться. Соответствующий метод воздействия часто находят.
3. Использовать свойства ППС для регулирования параметров плазмы. Этот подход пока еще используется редко, хотя он и есть самый перспективный. Его внедрение может существенно активизировать программу по токамакам и некоторым альтернативным методам УТС.

Литература

1. Кварцхава И.Ф., Кервалидзе К.Н., Гваладзе Ю.С., Зукакишвили Г.Г. : Пространст- венно -периодические структуры плазмы, возникающие в быстрых сильноточных разрядах - Ядерный синтез, 1965, т.5, N.5, с.181-191.
2. В.М.Фадеев, С.Т.Суржиков.Численные исследования плазменных структур Н-типа в рамках магнитной гидродинамики .- Препринт ИПМех, N . - Москва, 2000 - с.

ДВУМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНОЙ БЕССТОЛКНОВИТЕЛЬНОЙ УДАРНОЙ ВОЛНЫ

С. Ф. Гаранин, А. И. Голубев, Н. А. Исмаилова

Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, проспект Мира 37, Саров, 607190, Россия

    В двумерной постановке исследуются перпендикулярные бесстолкновительные ударные волны (БУВ) в плазме с начальными нулевым электронным и малым ионным bс учетом аномального сопротивления. Используется гибридная модель с кинетикой ионов и гидродинамическим описанием электронов. Рассматриваются БУВ с различными числами Альфвена-Маха (докритическими и сверхкритическими), образуемые поршнем с малым двумерным возмущением. Представлены относительная роль электронного и ионного нагрева, а также распределение ионов за фронтом волны. Для чисел Альфвена-Маха M_A > 2 подобно одномерным расчетам основной вклад в нагрев ионной компоненты вносят ионы, испытавшие отражение на фронте волны и имеющие за фронтом очень высокие скорости. В исследовавшейся постановке двумерные эффекты не очень значительны для низких чисел Альфвена-Маха (M_A 4 ): направление магнитного поля имеет малые отклонения от первоначального, ионы приобретают только небольшие скорости вдоль поля и количественные характеристики плазмы за ударным фронтом близки к одномерным. Для больших чисел Альфвена-Маха двумерные эффекты становятся более отчетливыми и анизотропия ионной функции распределения уменьшается.

ДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОЕИ, ПОЛУЧЕННЫЕ ПРИ НАПЫЛЕНИИ И ИОННОМ ОБЛУЧЕНИИ СПЛАВОВ ПРИ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ.

Беграмбеков Л.Б., Боброва Н.С., Гордеев А.А., Гунин М.В., Захаров А.М., Усов В.М

Московский Инженерно-Физический Институт (ТУ), Россия, 115709 Москва, Каширское ш.,31 тел. 323-93-22

    Тонкие пленки и модифицированные поверхностные слои приобретают все большее значение в современной технике. В работе проводится сравнительный анализ рельефа и структуры поверхностей двух и трех компонентных металлических пленок напыленных в плазме при повышенных температурах с поверхностями металлических сплавов, подвергнутых ионной бомбардировке.
    Слои Cu85%-Ni15%, Cu85%-Cr15%, Cu85%-NiCr15%, Cu85%-W15%, получены методом катодного распыления в разряде, создаваемом в трехэлектродной системе с накальным катодом. Остаточный вакуум в установке был не более P=1.2Ч10^-5тор. Разряд зажигался при давлении P=1.2Ч10^-3тор. Распылялись подложки из чистых металлов: Cu, Ni, Cr, W, a также сплава нихром (NiCr). Толщина напыленного слоя составила около 0,8 мкм. Подложка во время напыления находилась под плавающим потенциалом, равном 50В. Температура подложки менялась от 270° до 600° С.
    Сплавы Cu80%-Ni20% и Cr80%-Fe20% облучались ионами Ar⁺ (E=600эВ, j=0.08-1.5мА/см²) в анологичном газовом разряде. Температура распыляемых образцов изменялась от 300° до 700° С.
    Напыленные двухфазные пленки Cu-Cr, Cu-NiCr, Cu-W имели сложную структуру во всем исследуемом диапазоне температур. Рост пленки начинался с формирования сплошного слоя, затем пленки продолжали расти в виде объемных структур. Причем для двухфазного слоя процесс зарождения неоднородностей в напыленном слое начинался очень рано, так при толщине напыленного слоя порядка 0.02мкм уже наблюдаются сформировавшиеся микрокристаллы.
    Концентрации компонент на поверхности напыленных пленок определялись методом вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС), по сравнению с эталонами. Оказалось, что состав поверхности существенно отличается от распыляемого потока. Причем характер изменения концентрации при изменении температуры у однофазных пленок (CuNi) и двухфазных был различным, при повышении температуры в двухфазной пленке повышалась концентрация тугоплавкой компоненты на поверхности, а в однофазном случае наблюдалась обратная тенденция. Также следует отметить что однофазная пленка при температурах ниже 450° оставалась сплошной по всей толщине и только при более высоких температурах ие структура начинала напоминать объемную структуру двухфазного слоя.
    Поверхности однофазного и двухфазного Cu-Ni и CuFe сплавов при температурах Т>300-400° С под действием ионной бомбардировки приобретали большое сходство с напыленными образцами: поверхностные слои переставали быть сплошными, развивалась аналогичная структура выступов, состоящих из наборов микрокристаллов. Сделан вывод, что как при напылении в плазме, так и при распылении ионами низкою плотностью тока поверхностная диффузия, кристаллизационные процессы и силы поверхностного натяжения играют основную роль в формировании структуры поверхности.

СВЕЧЕНИЕ ГАЗОВЫХ ПУЗЫРЬКОВ ПРИ СОНОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ.

Н.Г. Карлыханов, Г.Н. Коваленко, В.Н. Ногин, В.А. Симоненко.

Российский Федеральный Ядерный Центр - ВНИИТФ, П/Я 245, Снежинск (Челябинск-70), 456770, Россия.

    Представлены численные расчёты свечения газовых пузырьков при сонолюминесценции. Расчёты проводились для условий, близких к известным экспериментам [1] по одномерной программе ЭРА[2]. В основу физико-математической модели полагаются уравнения газодинамики для двухтемпературной плазмы с учётом электронной и ионной теплопроводности и вязкости [3]. Отметим, что транспортные коэффициенты, такие как электронная и ионная вязкость, электронная и ионная теплопроводность и электрон - ионный обменный член рассчитываются с учетом ионного состава, включая нейтральные атомы, концентрации которых находятся из решения уравнений кинетики. В модели кинетики реализовано радиационно-столкновительное приближение [4].
    Для описания переноса теплового излучения используется спектральное диффузионное приближение. Для сечений фотоионизации и фоторекомбинации, а также сечений тормозного излучения и поглощения используются квазиклассические формулы Крамерса [5].
    Давление и энергия в плазме вычислялись по простым интерполяционным формулам из [6] с учетом ионного состава плазмы и потерь энергии на ионизацию. Как показали расчёты, использование простых моделей для описания выходя излучения, таких как объёмные потери на излучение в оптически прозрачных областях и 'чернотельный' поток излучения с поверхности оптически плотной области, является недостаточным для корректного описания данного явления.

Литература.

1. Hiller, L., Barber, B.P., and Putterman, S.L., "Spectrum of synchronous picosecond sonoluminescence", Phys. Rev. Lett. 69, 1182 (1992).
2. Н.Г.Карлыханов и др. Физика плазмы т.22, с.998, 1996г.
3. Брагинский С.И. // Вопросы теории плазмы / под ред. Леонтовича М.А. М.: Атомиздат, 1963. С. 183.
4. Биберман Л.Л., Воробьев В.С., Якубов И.Т. Кинетика неравновесной низкотемпературной плазмы. М.: Наука, 1982.
5. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. М.: Наука. 1977.
6. Колгатнин С.Н., Журнал технической физики т.65,в.7, с. 1-18.

ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ HeI ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРИЕНТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В ПЛАЗМЕ ТОКОВОГО СЛОЯ

В.П. Гавриленко^*, Н.П. Кирий, А.Г. Франк

^*НИЦПВ Госстандарта РФ, Москва, Россия
ИОФ РАН, Москва, Россия

    Квазиодномерные низкочастотные электрические поля напряженностью до 110 кВ/см были обнаружены в [1] в плазме токового слоя в режиме высокого начального давления: Не, p₀= 0.3 Тор, N_e = (7-9)10¹⁶ см^-3, T_e @T_i @2-3 эВ [2]. Показано, что эти поля возбуждаются главным образом на периферии слоя, в областях максимального градиента концентрации электронов. Установлено также, что вектор напряженности аномальных электрических полей ортогонален направлению наблюдения, которое было совмещено с направлением электрического тока плазмы [3].
    Для выявления преимущественного направления вектора напряженности этих полей в плоскости, перпендикулярной направлению электрического тока, на установке ТС-3D выполнены поляризационные измерения. Измерения проводились при двух взаимно перпендикулярных ориентациях поляроида: перпендикулярно поверхности токового слоя, а также вдоль нее, т.е. параллельно ширине слоя. Отметим, что в направлении, перпендикулярном поверхности слоя, градиент концентрации электронов максимален, а вдоль поверхности слоя √ минимален [4].
    Регистрировался спектр излучения в окрестности двух дипольно-разрешенных линий гелия: HeI 447.15 нм (2 ³P √ 4 ³D) и HeI 492.2 нм (2 ¹P √ 4 ¹D). Анализ показал, что в спектре излучения присутствуют наряду с вышеуказанными разрешенными линиями гелия также две слабые дипольно-запрещенные линии: HeI 447.0 нм (2 ³P - 4 ³F) и HeI 492.0 нм (2 ¹P √ 4 ¹F). Появление в спектре запрещенных линий свидетельствует о наличии в плазме электрических полей. На основе поляризационного анализа профилей разрешенных и запрещенных спектральных линий гелия получены новые данные о существующих в плазме электрических полях.
    Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект 97-02-17657) и INTAS.

Литература

1. Kyrie N.P., Frank A.G., Gavrilenko V.P. Proc. 1998 Int. Cong. on Plasma Phys. and 25^th Conf. Europ. Phys. Soc. on Contr. Fusion and Plasma Phys.1998, Prague, Czech Rep. 22C, 2200-2203.
2. Богданов С.Ю., Бурилина В.Б., Франк А.Г. ЖЭТФ 1998, 114, 1202-1215.
3. Гавриленко В.П., Кирий Н.П., Франк А.Г. Оптика и спектроскопия 1999, 87(6),916-922.
4. Богданов С.Ю., Кирий Н.П., Франк А.Г. Труды ИОФАН 1996, 51, 3-75.

ДОЗВУКОВАЯ МАГНИЕВАЯ МИШЕНЬ НА ОСНОВЕ ВАКУУМНОЙ ДУГИ.

А.С. Кривенко, В.В. Разоренов

Институт Ядерной Физики им Г.И. Будкера СО РАН, Новосибирск, Россия

    Создана импульсная мишень для перезарядки протонного пучка диагностического инжектора типа ДИНА. Перезарядка происходит на струе пара магния, получаемой нейтрализацией ионов вакуумной дуги горящей на магниевом катоде.
    Испарение магния вакуумной дугой имеет строго импульсный характер, т.к. катод остается холодным, нет фаз нагрева и остывания, в отличии от термического способа. Поэтому отсутствует необходимость использовать клапан при больших количествах испаряемого вещества. Однако использовать в качестве мишени плазму вакуумной дуги не эффективно. Перезарядку лучше осуществлять на нейтральном паре. Для нейтрализации использовалась изогнутая тонкостенная ниобиевая трубка, нагреваемая импульсом тока 600 А, 0,1 с до температуры ~900 С. Дуга с током 300 А включалась на 10-80 мс после нагрева трубки. Катодная струя плазмы попадала на стенку нагретой трубки, магний испарялся, часть магния возвращалась на катод, часть выходила из открытого конца трубки в виде облачка нейтрального пара. При этом скорость атомов в ~20 раз меньше, чем скорость ионов вакуумной дуги, что увеличивает толщину мишени.

НЕЛОКАЛЬНАЯ ТЕРМОДИНАМИКА ГАЗОВОЙ РАВНОВЕСНОЙ ПЛАЗМЫ

В.П. Майков

Московский государственный университет инженерной экологии, Москва, Россия.
E-mail: maikov@cityline.ru

    Под нелокальной подразумевается феноменологическая термодинамика, в которой удалось осуществить переход от дифференциально малых к физическим предельно малым величинам[1,2]. В качестве нового первопринципа принято утверждение, что по аналогии с квантом энергии механического происхождения существует дискрет энергии термодинамической природы kT ( k-(макро)квант энтропии, пост. Больцмана). Вместе с использованием двух соотношений неопределенностей квантовой механики, записанных со знаком равенства (когерентная форма), и других известных первопринципов, в том числе релятивистского характера, это позволяет рассматривать термодинамическое равновесие как динамическое флуктуационное состояние с включением соответствующих пространственных и временных масштабов.
    Нелокальная, квантово-релятивистская, термодинамика принципиально расширяет возможности термодинамического метода позволяя описывать свойства всех основных состояний материальной среды, включая физический вакуум и абсолютно предельное состояние физической сингулярности с планковскими масштабами.
    Подобно тому как в физике плазмы существует понятие характерной дебаевской сферы, из нелокальной термодинамики вытекает существование для любой материальной среды характерного объема - макроячейки.

Литература

1. Майков В.П. Расширенная версия классической термодинамики - физика дискретного пространства-времени, М.: МГУИЭ, 1997, 160 с.
2. Майков В.П. Теплоэнергетика.1998. ╧9. С. 14- 19.

О ПОДДЕРЖАНИИ ЦИКЛОТРОННОГО РЕЗОНАНСА ПРИ УСКОРЕНИИ ЭЛЕКТРОНОВ ГАУССОВОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНОЙ

В.П. Милантьев, Я.Н. Шаар

Российский университет дружбы народов, Москва, Россия

    Среди различных механизмов взаимодействия заряженных частиц с электромагнитными волнами особое место занимает механизм циклотронного авторезонанса [1]. В этом случае начальное условие циклотронного резонанса частицы с волной сохраняется во всё время движения частицы, и её энергия монотонно растет со временем. При нарушении условий авторезонанса энергия частицы становится периодической функцией времени. Для поддержания синхронизма частицы с волной на достаточно большом временном интервале предлагались различные способы. Последнее время рассматриваются различные схемы ускорения с использованием мощного лазерного излучения [2,3]. При этом наиболее распространенным является приближение плоской волны. В реальных условиях лазерное излучение может быть достаточно хорошо аппроксимировано в виде гауссова пучка [3], в котором, однако, условия авторезонанса заведомо не выполнены. Тем не менее, как показано в работе [4], существует достаточно разумный интервал, на котором частица при начальном циклотронном резонансе может быть эффективно ускорена гауссовым лазерным пучком. Цель настоящей работы √ показать, что эффективность ускорения может быть повышена и приближена к случаю вакуумной плоской волны с помощью соответствующего профилирования внешнего магнитного поля. Найден закон изменения этого синхронизирующего поля.

1. Милантьев В.П. УФН, 1997, т.167, с.3.
2. Loeb A., Eliezer S. Phys. Rev. Lett. 1985, V. 56, p.2252.
3. Takeuchi S., Sugihara R. Nucl. Instr. & Meth. Phys. Res. 1998, V.A410, p.505.
4. Milantiev V.P., Shaar Y.N. Proc. ICPIG-99, Warsaw, 1999, V.2, p. 105.

ВЛИЯНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ЦИКЛОТРОННЫЙ РЕЗОНАНС В СВИСТОВОЙ ВОЛНЕ

С.В. Беспалов, С.П. Карнилович, В.П. Милантьев

Российский Университет дружбы народов, г. Москва, Россия

    В работе [1] было показано, что эффекты электрического дрейфа, вызываемого сильным электростатическим полем, скрещенным с ведущим магнитным полем, существенно изменяют характер резонансного взаимодействия волна-частица. В данной работе рассматривается влияние сильного электростатического поля на циклотронный резонанс в поле вистлера в замагниченной слабонеоднородной плазме для произвольного направления распространения волны относительно ведущего магнитного поля. Этот вопрос представляет особый интерес в связи с активными экспериментами в магнитосфере Земли [2,3].
    Плазма считается неоднородной вдоль оси ОХ, при этом волновое число вистлера, по предположению, изменяется по линейному закону. Уравнения, описывающие движение электрона в поле вистлера, решались численно. Основные параметры выбирались в соответствии с экспериментальными данными [2,3]. Показано, что учёт электрического дрейфа приводит к увеличению зоны захвата частиц в три-четыре раза. При этом также возрастает темп набора энергии частицей и сама энергия. Например, в отсутствии электростатического поля частица за время 1 мкс достигает максимальной энергии 0.6 КэВ, при учёте электростатического поля за это же время она набирает максимальную энергию от 1.6 до 2 КэВ в зависимости от угла распространения волны. Расчёты показали, что максимальный набор энергии (2 КэВ) осуществляется при угле в 31°. При уменьшении угла до 20° набираемая энергия падает до 1.5 КэВ, и при увеличении до 32° градусов также происходит падение прироста энергии до 1.6 КэВ за один и тот же промежуток времени, при фиксированных остальных параметрах.

    Работа выполнена при поддержке гранта Минобразования РФ.

Литература.

1. Карнилович С.П., Милантьев В.П., ЖЭТФ,1989,т.95,с.537
2. Карпман В.И., Лундин Б.В., Физика плазмы,1975,т.5,с.486
3. Изовкина Н.И., Пушинец С.А.,Шютте Н.М., Препринт ╧ 1255, ИКИ АН СССР, Москва,1987,с.20

СИНХРОННЫЙ МЕХАНИЗМ УСКОРЕНИЯ РЕЛЯТИВИСТСКИХ ЭЛЕКТРОНОВ ПРОДОЛЬНОЙ ВОЛНОЙ

В.П. Милантьев, А.А. Рыбаков.

Российский Университет Дружбы Народов, Москва, Россия

В последние годы рассматриваются различные механизмы ускорения заряженных частиц, реализующиеся в процессе их взаимодействия с электромагнитными волнами. Наибольший интерес представляют механизмы, обеспечивающие высокий темп ускорения и длительное удержание частиц в ускоряющем поле волны [1]. В этом отношении перспективным является механизм ускорения электронов поперечной волной, основанный на явлении циклотронного авторезонанса. Неограниченное ускорение частиц возможно и в продольной волне без внешнего магнитного поля [2]-[4]. Например, в работах [2],[3] обсуждалась возможность ускорения заряженных частиц продольной волной, возбуждаемой в неоднородной изотропной плазме, фазовая скорость которой нарастает определённым образом в направлении движения частиц. Другой механизм неограниченного ускорения продольной волной в случае волны, распространяющейся со скоростью света в вакууме, рассматривался в работе [4]. Этот механизм, который можно назвать синхронным, является своего рода аналогом механизма циклотронного авторезонанса. Он наиболее эффективен для релятивистских частиц.

Настоящая работа посвящена дальнейшему изучению синхронного механизма ускорения электронов продольной волной вида: . Показано, что существуют два предельных режима, отличающиеся темпом ускорения. В первом режиме √ ⌠режим прилипания■ - происходит неограниченное ускорение частицы, во втором √ ⌠режим конденсации■ - энергия частицы насыщается. Получены асимптотические формулы для расчёта энергии, приобретаемой частицей в обоих режимах.

Показано, что потери, связанные с радиационным трением, практически не влияют на темп ускорения частиц.

Работа выполнена при поддержке гранта Минобразования РФ.

Литература:

1. Файнберг Я.Б.// Физика плазмы 1987.Т.13. С.607
2. Meerson B.// Physics Letters A.1990.V.150. P.290
3. Ерохин Н.С., Зольникова Н.Н., Михайловская Л.А.// Письма в ЖТФ.1991.Т.17. С.64
4. Милантьев В.П.// Письма в ЖТФ.1995.Т.21. С.1.

ЭФФЕКТ КОНВЕРСИИ ЭНЕРГИИ ДРЕЙФА ЧАСТИЦ ПЛАЗМЫ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

А.Г.Орешко

Московский авиационный институт, Москва, Россия

    В экспериментах по искровому разряду, выполненных на установке ⌠ИР-25■, за-регистрировано сверхвысокочастотное (СВЧ) электромагнитное излучение и быстрые электроны. Их энергия в 3,5 раза превышала значение, соответствующее значению приложенного напряжения. Выполнено две серии экспериментов. В первой серии использовалась обычная геометрия электродной системы, во второй √ в пространстве между электродами паралельно оси устанавливался металлический коаксиальный экран, который был электрически изолирован от электродов. Его длина превышала межэлектродное расстояние. Межэлектродное расстояние в обеих сериях было постоянным. Установлено, что пробойное напряжение при наличии экрана ниже, чем в его отсутствие на 4,8 кВ. В опытах по коронному разряду в качестве анода использовался круглый диск. При одном и том же приложенном напряжении в области катода была корона и СВЧ-излучение отсутствовало, а при постановке экрана между электродами происходил искровой разряд с генерацией электромагнитного излучения и быстрых электронов. Наличие СВЧ-излучения свидетельствует о том, что в слабоионизованной приэлектродной плазме в сильном электрическом поле при протекании предпробойного тока имеет место эффект конверсии энергии в излучение. Эффект можно объяснить следующим образом. Используемая острийная геометрия обеспечивает напряженность поля, значительно превышающую критическое значение Дрейсера. Электроны переходят в соcтояние ⌠убегания■ от столкновений. Их влияние на пробой исследовалось в [1]. Из-за ⌠убегающих■ электронов в головной части прорастающего канала создается слой избыточного положительного заряда или ⌠головка■ следуя [2] . Между каналом и ⌠головкой■ появляется слой избыточного отрицательного заряда √ зарождается электрический домен сильного поля. Домены во взрывоэмиссионной плазме были экспериментально обнаружены в [3]. Оценки показывают, что напряженность поля в области домена составляет В/см. Для плазмы с n_e=10¹⁴ cm^-3 время релаксацииt_m=10^-10 с. Время зарождения домена t=3t_m. Скорость изменения напряженности поля на домене . Ток смещения создает азимутальное магнитное поле при разде-лении зарядов. В результате линеаризации системы уравнений, состоящей из уравнений движения для частиц в сильном поле, уравнений непрерывности и уравнений Максвелла для электромагнитного поля, получены выражения для частоты генерируемых при разделении зарядов электростатических волн w ²= w ²_pe + 4po_en_ea и поперечных электромагнитных волн w ² = k² c² + w ²_pe + 4po_en_ea. Из-за взаимодействия вышедших из плазмы электромагнитных волн со стенками экрана и плазмой в системе наступает резонанс, приводящий к росту напряжения. Напряженность поля становится достаточной для появления ударной ионизации и лавинного пробоя. Ионизация нейтралов в области домена приводит к появлению противоположно направленных потоков быстрых электронов и ионов.

Литература

1. Гуревич А.В. XXYI Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС.1999, с.5.
2. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Искровой разряд, М., Издательство МФТИ, 1997.
3. Орешко А.Г. Физика плазмы, 1991, 17, 679.

ДОМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНО - ВОЛНОВОЙ МЕХАНИЗМ УСКОРЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ПЛАЗМЕ

А.Г. Орешко

Московский авиационный институт, Москва, Россия

    В ряде работ в плазме зарегистрированы быстрые ионы и электроны. Ускоренные в противоположных направлениях электроны и ионы обнаружены в Z-пинче [1]. В плазменном фокусе [2] и в магнитно-изолированных диодах [3] эмиссия быстрых частиц коррелировала с генерацией сверхвысокочастотного (СВЧ) излучения.
    В плазменном фокусе эмиссия обнаружена в стадии коллапса, в магнитно-изолированном диоде √ в стадии нарушения магнитной изоляции. Ускорение заряженных частиц до энергии, превышающей значение соответствующее приложенному напряжению, объясняется наличием в плазме электромагнитных полей, которые появляются при разделении зарядов и формировании электрических доменов. Неравенство потоков направленного дрейфа ионов и электронов приводит к появлению в плазме объемных зарядов и связанного с ним индуцируемого сильного электрического поля. Временной масштаб разделения  составляет t = (w ²_pe + 4po_en_ea)^{- (1/2)} , пространственный - превышает дебаевскую длину экранирования. Частота генерируемых при разделении зарядов поперечных электромагнитных волн дается выражением w²_shf= k² c² + w ²_pe + 4po_en_ea. Элементы конструкции установок (камеры, полые аноды), экранирующие электромагнитные волны, являются экранами или резонаторами. Плазма с ограничивающими её конструктивными элементами представляет собой колебательную систему. Внутреннее воздействие происходит из-за непрерывно происходящего разделения зарядов, которое не во всех случаях приводит к формированию стабильных доменов сильного поля. Внешнее воздействие обеспечивается в результате отражения от поверхности экрана генерируемых при разделении зарядов электромагнитных волн. При подходе токоплазменных оболочек к срезу электродной системы - переходе в стадию коллапса в плазменном фокусе и при подходе катодной плазмы к аноду меняются параметры внешнего элемента колебательной системы. В результате взаимодействия вышедших из плазмы электромагнитных волн с плазмой и экраном появляются отраженные и переотраженно-падающие волны. В конечном итоге в системе наступает резонанс, приводящий к росту напряжения на доменах. Напряжение на домене 50 кВ [4] обеспечивает в области разделения зарядов напряженность поля значительно превышающую предельное значение для ионизации находящихся в области разделения нейтральных атомов. При этом энергия, набираемая частицами в области домена достаточна для выполнения условия фазового синхронизма и последующего ускорения частиц в генерируемом при разделении зарядов сверхвысокочастотном электромагнитном поле.
    Анализ полученных в экспериментах по Z-пинчу осциллограмм тока и напряжения [1] показывает, что в начальной стадии разряда имел место низкочастотный режим генерации доменов. В опытах рост напряжения коррелировал с падением тока. Падение тока можно объяснить уходом части электронов плазмы в слои избыточного отрицательного заряда электрических доменов.

Литература

1. Арцимович Л.А., Андрианов А.М. и др. Атомная энергия, 1956, 3, 86.
2. Бостик У.Г., Нарди В., Прайор У. и др. В кн.: Накопление и коммутация энергии больших плотностей. Под ред. Бостика У. Г., Цукера О. и др. М.: Мир, 1979, с.215.
3. Горев В.В., Долгачев Г.И., Закатов Л.П. и др. Физика плазмы, 1985, 11, 782.
4. Орешко А.Г. Физика плазмы, 1991, 17, 679.