Ø дифракцию электромагнитных волн,
Ø преломление электромагнитных волн,
Ø многократное внутреннее отражение электромагнитных волн.
В реальных условиях возникает отражение радиоволн от стенок вакуумной камеры.
Частота плазменных (называемых еще электростатическими или ленгмюровскими) колебаний (в Гц)
(4.10-11.5.)
где nе — концентрация электронов, см-3.
В отсутствии внешнего магнитного поля электромагнитные колебания с частотой fпроходят сквозь плазму, если f> f0- При f≤ fo происходит «запирание» сигнала. Каждой частоте (или длине волны) соответствует предельная концентрация электронов. Если сигнал определенной частоты не проходит сквозь плазму, концентрация электронов превышает предельную. В настоящее время созданная аппаратура для СВЧ-диагностики обеспечивает генерирование электромагнитных колебаний с длинами волн порядка миллиметра. Поэтому использование метода «запирания» или «отсечки» электромагнитного сигнала возможно лишь тогда, когда концентрация электронов в плазме не превышает 1014 см-3.
На рисунке 4.10-11.8. представлена принципиальная схема зондирования плазмы в волновой зоне, когда расстояние между излучателем и приемником больше длины волны. Эта схема позволяет использовать СВЧ - диагностику для определения концентрации электронов.
Поскольку создать передающие и приемные тракты (каналы; фиксированных размеров для изменяющихся частот не представляется возможным), то используют несколько независимых каналов.
Применение узконаправленных радиоволн позволяет осуществлять зондирование достаточно малых объемов плазмы и исследовать локальное распределение концентрации электронов.
Для получения остросфокусированных и узконаправленных радиоволн вместо рупорных антенн применяют зеркала в виде участков поверхности эллипсоидов вращения или специальные линзы.
На использовании дисперсии электромагнитных волн при прохождении их через плазму основан метод диагностики, получивший название метода микроволнового интерферометра (или радиоинтерферометра). Фазовая скорость радиоволн в плазме зависит от концентрации электронов. Радиоинтерферометр, принципиальная схема которого показана на рисунке 4.10-11.9., позволяет измерить значение фазовой скорости по сдвигу фаз.
Радиоинтерферометрический
метод
является более совершенным, чем метод зондирования в волновой зоне. Если при
заданной частоте зондирующего сигнала метод отсечки определяет только одну точку
по концентрации, то радиоинтерферометр допускает непрерывное измерение
концентрации электронов (при условии, что f> f0).
Разработан также метод локации плазмы, который основан на измерении фазового сдвига между падающей и отраженной электромагнитными волнами. Если применять различные длины волн, то можно получить распределение концентрации электронов. По эффекту Доплера можно определить скорость движения плазменного сгустка.
Пассивный метод СВЧ-диагностики плазмы предназначен для определения электронной температуры. Метод основан на измерении интенсивности собственного радиоизлучения плазмы, которое согласно закону Релея—Джинса пропорционально электронной температуре.
4.10-11.6. Спектральная диагностика плазмы.
Рассмотрим применение методов спектральной диагностики для определения параметров плазмы.
В плазме возможны три типа переходов: свободно-свободные, свободно-связанные и связанно-связанные. Первому типу переходов соответствует тормозное излучение, второму — рекомбинационное и третьему — линейчатое. Тормозное и рекомбинационное излучения дают непрерывный, сплошной спектр. Излучение плазмы в определенных спектральных областях имеет линейчатый, а в других — непрерывный сплошной спектр.
Если снаружи имеется область более холодного газа, то возможно появление молекулярных (полосчатых) спектров. Часто эти спектры имеют одинаковые длины волн.
4.10-11.6.1. Определение температуры плазмы по относительной интенсивности спектральных линий.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.