Оборудование стендов, контрольная и исследовательская аппаратура стендов для проведения испытаний и отработки ЭРД, страница 5

Активная корпускулярная диагностика отличается следующими достоинствами:

1.  бесконтактность, поскольку пучки частиц малой интенсивности не вызывают существенных возмущений плазмы;

2.  узкой направленностью зондирования, что позволяет измерять пространственное распределение параметров плазмы.

Следует учитывать сложность и недостаточную изученность взаимодействия зондирующего пучка с плазмой. О характере таких взаимодействий судят по изменению интенсивности зондирующего пучка или по вторичным эффектам, которые возникают при прохождении зондирующего пучка через плазму.

В активной корпускулярной диагностике преимущественно применяются молекулярные, атомные и ионные пучки. Для подавления помех используют модуляцию пучка.

Принципиальная схема установки для активной корпускулярной диагностики состоит из трех основных элементов:

1.  источника пучка частиц (молекул, атомов или ионов),

2.  детектора частиц,

3.  схемы для регистрации интенсивности пучка.

Разновидностью метода корпускулярной диагностики является использование электронных пучков, которые получают все более широкое распространение для измерений различных физических величин.

Зондирование электронным пучком является удобным методом измерения электрических полей и потенциала в плазме и электронных приборах, обеспечивает хорошее пространственное разрешение и практически не вносит возмущения в исследуемый объект. Этот метод позволяет исследовать статические и высокочастотные поля, а также нестационарные процессы. Метод основан на взаимодействии зондирующего пучка с электрическими или магнитными полями, в результате чего происходит изменение величины и направления скорости электронов пучка, причем траектория электронов характеризует поле в пространстве. Отклонение пучка служит мерой поперечных полей, а изменение скорости движения характеризует распределение потенциала вдоль траектории движения электронов.

На рисунке 4.10-11.7 показано устройство, которое предназначено для измерения градиента потенциала в разряде низкого давления.

Электронные пучки позволяют изучать распределение плотности в потоках газа, когда методы оптической интерферометрии и ослабления рентгеновского или ультрафиолетового излучения становятся неэффективными из-за малой плотности плазмы. В основе этих методов лежит явление ослабления зондирующего пучка электронов вследствие упругих и неупругих столкновений с частицами газа (плазмы) или возбуждение электромагнитного излучения при взаимодействии с исследуемым газом (плазмой).

Оценка плотности газовой струи в первом случае производится по уменьшению тока пучка ионов или величине тока рассеянных электронов, а во втором случае по интенсивности тормозного рентгеновского излучения, имеющего непрерывный спектр.

Наконец, электронные пучки широко применяются для изучения твердого тела. Примерами могут служить: электронная микроскопия и ее разновидности, рентгеновский микроанализ и т. п.

4.10-11.5. Сверхвысокочастотная (микроволновая) диагностика плазмы.

Методы сверхвысокочастотной (СВЧ) диагностики плазмы используют электромагнитные волны (сантиметрового и миллиметрового диапазонов) для определения параметров плазмы (например, концентрации электронов). Эти методы подразделяются на активные и пассивные. Когда генератором электромагнитных волн, направляемых на исследуемую плазму, является внешний источник — метод СВЧ относят к категории активных. Для диагностики плазмы можно воспользоваться также электромагнитными волнами, излучаемыми самой плазмой. Такие методы диагностики получили наименование пассивных.

Достоинством методов СВЧ-диагностики является то, что они бесконтактные, т. е. не требуют внесения в исследуемую плазму каких-либо чувствительных элементов. Практическое использование методов СВЧ-диагностики связано с применением сложной экспериментальной аппаратуры.

Приведенные далее сведения относятся к случаю, когда исследуется неограниченная, однородная (изотропная) плазма. В плазме, ограниченной конечным объемом, надо принимать во внимание: