DE1589581B1

DE1589581B1 - Vorrichtung zum Erzeugen und Einschliessen eines ionisierten Gases

Info

Publication number: DE1589581B1
Application number: DE19671589581
Authority: DE
Inventors: Terenzio Consoli; Lucien Dupas; Jean Leroy
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1966-03-11
Filing date: 1967-03-11
Publication date: 1970-12-23
Also published as: LU53155A1; ES337881A1; NL6703752A; FR1506297A; US3425902A; BE694910A; CH474938A; GB1182298A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Er- obenerwähnten Verfahrens einer Vorrichtung von zeugen und Einschließen eines ionisierten Gases, bei symmetrischem Aufbau, in der zwei Teilchenstrahlen der ein ionisierbares, aber nicht ionisiertes Gas in einander entgegengerichtet sind und das gebildete einen evakuierten Behälter an einem Ende mindestens Plasma zwischen den beiden magnetischen Spiegeln einer Gasentladungsstrecke einströmt, in der das ein- 5 eingeschlossen bleibt.

geführte Gas einer zirkulär polarisierten Hoch- Eine solche Vorrichtung kann in gleicher Weise

frequenzwelle ausgesetzt ist und durch den Effekt der einen Behälter besitzen, der wieder die Allgemein-ZyHotronresonanz Energie zugeführt erhält, und bei form eines Zylinders aufweist und an Evakuierder im Behälter ein magnetisches Gleichfeld mit einer pumpen angeschlossen werden kann. Dieser Behälter drehsymmetrischen Axialkomponente, die im Bereich io wird an beiden Enden von kreisförmigen Hohlleitern der Enden der Entladungsstrecke magnetische Spiegel- durchquert, die längs seiner Achse und symmetrisch Wirkungen entstehen laßt, und mit einer radialen angeordnet sind, beide Hochfrequenzenergie transKomponente, die in mindestens einem mittleren Be- portieren. vorzugsweise jeweils ein gekühltes Fenster reich ein Minimum aufweist, vorhanden ist. enthalten und in Antennen mit Zirkularpolarisation

Die Vorrichtung gestattet die Durchführung eines 15 enden, durch die hindurch das ionisierte Gas in nichtaus der deutschen Auslegeschrift 1206 532 an sich ionisierter Form an beiden Enden der Entladestrecke bekannten Verfahrens, das darauf abzielt, eine An- injiziert wird. Auch in diesem Falle werden zur Erhäufung eines Plasmas aus Elektronen und Ionen zeugung der Axialkomponente des Magnetfeldes symhervorzurufen, indem gleichzeitig die Elektronen- metrisch liegende Spulenanordnungen mit drei Spulendichte und die gespeicherte Energie gesteigert wird. 20 paaren verwendet, von denen das erste der eigent-Für den Fall, daß es sich bei dem ionisierten Gas liehen Erzeugung des axialen Magnetfeldes dient, das um Deuterium oder Tritium handelt, soll die Vor- zweite ein axiales Magnetfeld erzeugt und steuert, das richtung dazu dienen, einen kontinuierlichen Fluß magnetische Spiegeleffekte hervorbringt, und das von Neutronen aus Kernfusionsreaktionen zu er- dritte die Steuerung des Gradienten des Axialmagnetzeugen. 25 feldes übernimmt. Ebenso wird weiterhin ein Aufbau

Bei dem obenerwähnten Verfahren wird ein ioni- aus zueinander parallelen Leitern, die miteinander sierbares, aber nicht ionisiertes Gas in einen evakuier- einen zu der Entladestrecke koaxialen und diese umbaren Behälter an einem Ende mindestens einer Ent- gebenden zylindrischen Käfig bilden, zur Erzeugung ladestrecke eingespeist, wo der Gaszustrom einem der Radialkomponente des Magnetfelds verwendet, magnetischen Gleichfeld mit einer drehsymmetrischen 30 Anzumerken bleibt noch, daß die magnetischen Axialkomponente, die im Bereich der Enden der Ent- Felder und die Hochfrequenzwelle sowohl gleichladestrecke magnetische Spiegeleffekte hervorruft, förmig sein als auch im Impulsbetrieb erzeugt werden und einer Radialkomponente, die in mindestens können.

einem symmetrisch liegenden Gebiet ein Minimum Die Verwendung einer symmetrisch aufgebauten

aufweist, und einer zirkulär polarisierten Hoch- 35 Vorrichtung führt zur Erzielung eines besonders frequenzwelle mit einer Frequenz von mehr als hohen Wirkungsgrades bei der Übertragung der 10⁹Hz ausgesetzt wird, wobei der Vektor der elek- Hochfrequenzenergie auf das Plasma und außerdem irischen Feldstärke der Hochfrequenzwelle sich im zur Erzielung einer besonders hohen Plasmadichte, gleichen Sinne dreht wie die Elektronen unter dem Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im

Einfluß der Axialkomponente des Magnetfeldes und 40 folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein dem ionisierten Gas in dem Bereich der magnetischen Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zum ErSpiegel Energie durch den Effekt der Zyklotron- zeugen und Einschließen eines Plasmas näher beresonanz zugeführt wird. Die Radialkomponente des schrieben.

Magnetfeldes kann dabei gleichförmig sein, oder sie Fig. la zeigt das Mittelstück einer Vorrichtung

kann sich mit einer Frequenz von mehr als 10⁶Hz 45 zur Durchführung des bekannten Verfahrens, wähändern. rend

Zur Durchführung des bekannten Verfahrens ist Fig. Ib und Ic die Feldverteilung für die axiale

die Vorrichtung gekennzeichnet durch einen zylin- Komponente des Magnetfeldes und das Hochdrischen Behälter, den mindestens ein Hohlleiter mit frequenzfeld entlang der Entladestrecke zeigen; kreisförmigem Querschnitt in Axialrichtung teilweise 50 Fig. 2 ist ein Funktionsschema zur Erläuterung durchsetzt, welcher durch ein gekühltes, den Durch- des Aufbaues der magnetischen Spulen zur Erzeugung tritt der Hochfrequenzenergie gestattendes dielek- des axialen Magnetfeldes.

irisches Fenster abgeschlossen ist und in einer An- Die .schematischen Darstellungen in den Fig. 3a

tenne mit Zirkularpolarisation des abgestrahlten elek- und 3 b zeigen zwei Ausführungsformen für eine Vortrischen Feldes endet, durch die hindurch das Gas in 55 richtung zur Erzeugung der radialen Komponente des die Entladestrecke einströmt, durch mindestens eine Magnetfeldes.

symmetrische Spulenanordnung mit einem ersten Fig. 4 ist ein Blockschaltbild für eine Ausfüh-

Spulenpaar zur Erzeugung der Axialkomponente des rungsform einer gesamten Vorrichtung. Magnetfeldes, einem zweiten Spulenpaar zur Er- Das Verfahren, von dem die Erfindung Gebrauch

zeugung und Steuerung der magnetischen Spiegel- 60 macht, zielt darauf ab, ein ionisiertes Gas der gleicheffekte und einem dritten Spulenpaar zur Steuerung zeitigen Einwirkung zweier Felder auszusetzen, um des Gradienten der axialen Feldkomponente, und es einzuschließen und ihm Energie zuzuführen, durch eine symmetrische Anordnung paralleler Leiter, nämlich

die mindestens einen zu der Entladestrecke koaxialen . . . .

und diese umgebenden Käfig bilden und die radiale 65 a) einem gleichförmigen Magnetfeld mit einer Komponente des Magnetfeldes erzeugen. ^axialen, .^un£ ^emer radialen Komponente mit

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der unterschiedlicher Aufgabenstellung und

Erfindung bedient man sich bei der Durchführung des b) einem elektrischen Hochfrequenzfeld:

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Die axiale Komponente des Magnetfeldes hat einen a) die Frequenz ω_ΗΡ der Welle gleich oder geringer

drehsymmetrischen Querschnitt und läßt im Bereich ist als die Zyklotronfrequenz ca_C3> der Elektronen

der Enden der Entladestrecke die Wirkung magne- des ionisierten Gases und

tischer Spiegelanordnungen entstehen. Man kann _{b) diese Frequenz m gleicher Weise sehr} ^₁

auch sagen daß dieses Feld den Querschnitt einer 5 _Heiner ^ _{die Pla}°_mafrequenz
längs der Achse der Entladestrecke angeordneten

magnetischen Flasche aufweise. Die Änderung der ω² = ~^^e*

axialen Komponente des Magnetfeldes entlang der ^p me₀'

Achse der Entladestrecke folgt im einfachsten Falle _wobd _N _{die Elektronendichte des Plasmas und} _e

einem Gesetz zweiter Ordnung. io _und _{m Ladun} _{und Masse eines} Elektrons sind,

Die radiale Komponente des Magnetfeldes weist _dje p_hasengeschwindigkeit der WeUe von der

in mindestens einem mittleren Bereich, der sich auf _{leichen Großenordnung wie die} Axialkompo-

emen einzigen Punkt zusammenziehen kann, ein _{nente der} Geschwindigkeit der Elektronen sein,

Minimum auf. Dieser Bereich entspricht entweder _{wag ffir eine praktisch totale} Energieabgabe von

dem Symmetriezentrum der verwendeten Vorrichtung i_{5 der Wefle auf das piasma} _{ünsü ist}
oder deren Symmetrieachse, jedoch kann im Falle

einer n-zähligen Symmetrieachse die radiale Korn- Ein anderer Vorteil der Verwendung eines geradponente ihren minimalen Wert in einem rund um die linigen Ausbreitungsmodus für die polarisierte Welle Symmetrieachse der Vorrichtung verteilten Bereich liegt darm, daß ein solcher Modus die Injektion von aufweisen. Die radiale Komponente ist entweder ao Energie in ein Plasma mit einer Elektronendichte gegleichförmig oder wechselt mit einer Frequenz ober- stattet, die über der Grenzdichte
halb von 10⁶ Hz.

Das elektrische Hochfrequenzfeld entsteht durch *τ _ co²ms₀

eine fortschreitende, zirkularpolarisierte Welle mit ° e^a
einer hohen und oberhalb von 2 π · 10⁹Hz liegenden 25

Frequenz, deren Polarisationsebene sich im gleichen liegt, ohne daß eine Reflexion der einfallenden Welle

Sinne um die Ausbreitungsrichtung dreht wie die an einem solchen Plasma stattfindet.

Elektronen unter dem Einfluß der axialen Kompo- Die axiale Kraft .F₂ wirkt vor allem auf die Elek-

nente des Magnetfeldes. tronen, die ihrerseits die Ionen durch Raumladungs-

Die verwendete Hochfrequenzwelle hat eine große 30 effekte mitnehmen.

Amplitude und überträgt eine beträchtliche Energie. Wegen der bereits angedeuteten Resonanzerschei-

Ihre Frequenz ist dadurch gegeben, daß für die Elek- nungen besitzen die Elektronen eine beträchtliche

tronen im Nachbarbereich der magnetischen Spiegel Radialgeschwindigkeit, während ihre auf den Gra-

ständig die Erscheinung der Zyklotronresonanz auf- dienten des Hochfrequenzfeldes und den Gradienten

tritt. 35 des magnetischen Gleichfeldes zurückgehende Axial-

Schließlich wird in manchen Fällen die Frequenz geschwindigkeit relativ klein ist.

der Welle in der Weise elektrisch geregelt, daß die Es liegt auf der Hand, daß die nutzbare Energie

Funktion des Generators an den durch das ionisierte die der Axialgeschwindigkeit der Ionen entsprechende

Plasma, in dem die Welle sich fortpflanzt und ab- Energie ist. Die Umwandlung von Radialgeschwindig-

sorbiert wird, gebildeten Lastwiderstand angepaßt 40 keit in Axialgeschwindigkeit ist dabei insbesondere

wird. auf den Gradienten des axialen Feldes und auch auf

Das neutrale Gas wird in die Entladestrecke ein den Einfluß der radialen Komponente des magne-

wenig oberhalb des Bereichs, wo Resonanzerschei- tischen Gleichfeldes zurückzuführen. Das Verhältnis

nungen zwischen der Frequenz der Hochfrequenz- zwischen den der Axialgeschwindigkeit der Ionen

welle und der Zyklotronfrequenz der Elektronen auf- 45 und der Elektronen entsprechenden Energiebeträgen

treten, durch Höchstfrequenzantennen hindurch inji- . . , ■ , -, -.* *..,*. ■ M ,. ~ ., ,

ziert. In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, ^ist S^{leich dem} Massenverhaltms — dieser Teilchen,

daß die Zyklotronfrequenz eines Teilchens in einem wenn diese Axialgeschwindigkeiten gleich werden

gegebenen Magnetfeld die Frequenz der Eigen- und wenn sich das Plasma als Ganzes elektrisch voll-

rotation des Teilchens in dem Magnetfeld unter dem 50 kommen neutral verhält.

Einfluß seiner zu dem Magnetfeld senkrechten Ge- Das in der Entladestrecke angehäufte, vollkommen

schwindigkeit ist. " ionisierte Gas oder Plasma wird in radialer Richtung

Unter der kombinierten Einwirkung des elektrischen durch den Einfluß der radialen und der axialen Kom-

Feldes der Hochfrequenzwelle und der axialen Korn- ponenten des Magnetfeldes zusammengehalten. Die

ponente des Magnetfeldes, die zueinander senkrecht 55 axiale Einschließung der Elektronen läßt sich er-

stehen, erhält man ein ionisiertes Plasma, in dem die j _{h d VerMltnis} J^ _der Transversal-

Felder der Welle gedampft werden. Dies fuhrt zum v_a

Auftreten einer axialen Kräftig, die von dem Be- geschwindigkeit und der Axialgeschwindigkeit der

reich der magnetischen Spiegel nach dem Symmetrie- Elektronen in solchen Grenzen gehalten wird, daß

Zentrum der Entladestrecke der Vorrichtung ge- 60 die Verluste im Bereich der magnetischen Spiegel

richtet ist. sehr klein bleiben. Die Ionen werden dann durch

Da die ausgesandte Hochfrequenzwelle einem Raumladungseffekte zurückgehalten. Mit anderen

geradlinigen Ausbreitungsmodus folgt, ist der Über- Worten kann man sagen, daß die axiale Einschließung

gang der von der Welle transportierten Energie auf das Ergebnis der gleichzeitigen Einwirkung der Felder

die Elektronen und Ionen praktisch vollständig. 65 der Hochfrequenzwelle und der axialen Komponente

Bekanntlich kann für einen solchen Ausbreitung- des magnetischen Gleichfeldes infolge von Resonanzmodus von zirkulär polarisierten. Wellen für den erscheinungen ist.
Fall, daß Die Erfahrung hat gezeigt, daß sich die besten Er-

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gebnisse durch Verwendung eines symmetrischen sind in der F ig. 4 mit den gleichen Bezugszahlen verAufbaues erzielen lassen, bei dem das Gas an den sehen wie in der F i g. 1 a.

beiden Enden der Entladestrecke durch Antennen In Fig. 4 ist die einzige Verbindungsleitung zu den

hindurch injiziert wird, die zwei einander entgegen- Vakuumpumpen durch zwei Leitungen 4 σ und 4 b erlaufende Hochfrequenzwellen abstrahlen. 5 setzt. Das axiale magnetische Feld wird durch ein Wie man sieht, ist erne solche Vorrichtung in der Paar von Spulenkombinationen 24 geliefert, die in Fig. 1 a dargestellt. Fig. 2 im einzelnen dargestellt sind.

In der schematischen Darstellung besitzt die Vor- Wie man sieht, besteht jeder Teil der Spulenrichtung zum Einschließen eines Plasmas einen zylin- kombinationen 24 aus einer drehsymmetrischen drischen Behälter 2, der über eine Verbindungs- io Gruppe von drei Spulen, deren gegenseitige Lage öffnung 4 an Vakuumpumpen angeschlossen ist. Zwei regelbar ist. Die Spulen 26 haben die Aufgabe, das Hohlleiter 6 und 8 mit kreisförmigem Querschnitt, axiale Magnetfeld zu liefern; die Spulen 28 werden die entlang der Achse des Behälters 2 angeordnet von einem regelbaren Strom durchflossen, mit dem sind, durchqueren dessen Wände und gestatten die sich die magnetische Spiegelwirkung des axialen Einspeisung von zirkulär polarisierten Hochfrequenz- 15 Feldes steuern läßt. Die Spulen 30 schließlich werden wellen durch die Fenster 12 und 14 und die Antennen in gleicher Weise mit einem regelbaren Strom ge-Γ6-und'. 18 hindurch in die Entladestrecke. Zu be- speist, der die Einstellung des Gradienten des axialen merken ist, daß die Fenster 12 und 14 in wirksamer Feldes gestattet. Dabei sind gleiche Spulenpaare sym-Weise gekühlt werden können. Das ionisierbare, aber metrisch zu der senkrechten Symmetrieebene der nicht ionisierte Gas wird über Leitungen 20 und 22 20 Vorrichtung angeordnet. Die Speiseströme für die zugeführt und durch Antennen 16 und 18 hindurch Spulen werden genau stabilisiert, in die Entladestrecke injiziert. Die Wellenlänge der Bei der Vorrichtung der F i g. 4 wird das radiale

verwendeten Hochfrequenz kann in weiten Grenzen Magnetfeld durch eine zylindrische Spule 32 geliefert, m schwanken und liegt insbesondere zwischen 0,8 und die aus einem mäanderförmig abgebogenen Leiter 34 25 cm. Die optimalen Wellenlängen werden nach der 25 besteht. Die Spule 34 muß lang genug sein, um in die Leistung der verfügbaren Generatoren festgelegt, Gebiete hineinzuragen, wo die magnetischen Spiegelwobei noch weitere Überlegungen für das Pumpen effekte auftreten, und über die Einspeisungsgebiete und das Messen eine Rolle spielen. für die Hochfrequenzfeider hinwegzureichen. Diese

Die im folgenden zu beschreibende Vorrichtung Einspeisungsgebiete werden durch die Fenster 12 und ist äquivalent zu zwei Beschleunigern, die jeder einen 30 14 begrenzt. Zum besseren Verständnis des Aufbaues Plasmastrahl erzeugen, wobei jeder der so erhaltenen der Spule 32 sei auf die F i g. 3 Bezug genommen, die Strahlen an der den anderen Strahl erzeugenden Ein- in Fig. 3a eine solche Spule in größerem Maßstab richtung reflektiert wird. Die Energie der sich zwi- und in Fig. 3b eine Abwandlung davon zeigt, sehen den beiden Resonanzzonen bewegenden Teil- Der Nachteil einer gemäß dem in Fig. 4 dar-

ehen vergrößert sich im Laufe aufeinanderfolgender 35 gestellten Typ gebauten Spule liegt darin, daß diese Schwingungen, bis es zwischen diesen Teilchen im Spule das Auspumpen behindert, das durch die gerad-Mittelpünkt der Zwischenzone, wo das Feld der linigen Leiter hindurch erfolgen muß, die die Hohl-Hochfrequenzwelle Null ist (unter der Annahme leiter umgeben.

einer vollständigen Absorption der Hochfrequenz- Gemäß einer Abwandlung der Erfindung kann

energie) und wo sich das eventuell thermalisierte 40 man daher als Erzeuger für das radiale Magnetfeld Plasma anhäuft, zu Kernverschmelzungsreaktionen einen Aufbau verwenden, der aus drei zueinander kommt. Die Kernverschmelzungsreaktionen können koaxialen Spulen 67, 68 und 70 besteht; die diese zyin dieser Zwischenzone oder an der Grenze des lindrischen Spulen bildenden Leiter haben wieder die Wechselwirkungsgebietes zwischen den beiden Plasma- Form von Mäandern, deren Breite dem gleichen strahlen stattfinden. 45 Mittelpunktswinkel entspricht wie bei den Mäandern

Die Darstellungen der Fig. Ib und Ic veranschau- der Spule 32.

liehen jeweils als Funktion der Lage entlang der Die beiden äußeren Spulen 67 und 68 haben den

Achse der Vorrichtung (Z-Achse) die Amplitude der gleichen Durchmesser wie die Spule 32, während die elektrischen Feldstärke E_HP der Hochfrequenzwelle, mittlere Spule 70, welche die Entladestrecke umgibt, ebenso wie die Amplitude der Axialkomponente B₇, 50 den doppelten Durchmesser aufweist. Die die Spule des Magnetfeldes. 70 bildenden Leiter 69 können verdoppelt oder nach

Zu beachten ist dabei, daß die Darstellungen in innen gekrümmt sein. Die Gesamtlänge des Aufbaues den F i g. 1 a, Ib und 1 c entlang der Z-Achse den der F i g. 3 b ist identisch mit dem der einfachen gleichen Maßstab aufweisen. Spule der F i g. 3 a.

Jeder Beschleuniger stellt für den anderen ein Ab- 55 Im Falle der Fig. 3b werden die Leiter jeder der schlußglied für einen Hochfrequenzresonanzraum beiden äußeren Spulen 67 und 68 ebenso wie der dar, das unaufhörlich die Verteilung der Geschwindig- Leiter oder die Gruppe aus zwei Leitern der mittleren keit der Elektronen in der Spiegelzone ändert. Daraus Spule 70 von dem gleichen Strom durchflossen, was ergibt sich ein Stabilisierungseffekt, der die experi- in der Entladestrecke ein konstantes radiales Feld mentelle Erzielung und Anhäufung eines Plasmas mit 60 entstehen läßt.

einer zehnmal größeren Dichte als die Grenzdichte Schließlich ist es zur Verbesserung der Bedingungen

gestattet, ohne daß irgendwelche Verluste an Plasma zum Auspumpen auch möglich, die Durchlässigkeit durch Instabilitäten zu beobachten wären. des das radiale Magnetfeld erzeugenden Aufbaus zu

Im folgenden wird eine von der Patentinhaberin vergrößern, indem man gleichzeitig und im selben entwickelte Vorrichtung (Fig. 4) beschrieben, die 65 Maßstab den Radius der Spule 70 und die Anzahl der sich mit befriedigenden Ergebnissen betreiben läßt zueinander parallelliegenden Leiter vergrößert, so und die zu dem gleichen Typ gehört, wie er in daß das erzeugte Magnetfeld wiederum identisch F i g, 1 a schematisch dargestellt ist. Analoge Bauteile bleibt.

Ein solcher Aufbau führt zu einem Gradienten für das radiale Magnetfeld, der günstig für die Einschließung des Plasmas ist.

Die beiden Hohlleiter 6 und 8 werden jeweils durch identische Vorrichtungen 34 und 34' gespeist. S Von diesen Vorrichtungen wird daher im folgenden nur eine beschrieben. Die Einrichtung besitzt eine Hochfrequenzquelle 36, die über ein Koppelglied 38 einen Hohlleiter 40 mit rechteckigem Querschnitt speist, der an ein Übergangsglied 42 zwischen einem Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt und einem Hohlleiter mit kreisförmigem Querschnitt angeschlossen ist. Dieses ist mit dem Hauptkanal eines Richtkopplers 44 verbunden, dessen Nebenkanal an einen Polarisator 46 angeschaltet ist, der den Hohlleiter 6 unter Zwischenschaltung eines Anpassungsgliedes 48 speist. Ih die Hohlleiter 6 und 8 eingefügte Irisblenden 50 und 51 gestatten die Steuerung der Abmessungen des Gebietes, in dem sich das Plasma bildet.

Eine an den Hohlleiter 6 angeschlossene Einrichtung 52 gestattet die Regelung der Frequenz der Hochfrequenzquelle 36 entsprechend der bei 73 herrschenden Impedanz.

Als Meßinstrument dient eine Treffplatte 45, die aus einem Geflecht aus Wolfram oder aus Graphit besteht und mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten optischen Pyrometers zur Feststellung seiner Temperatur, aus der man auf die in dem Plasma gespeicherte Energie rückschließen kann, beobachtet werden kann.

Die Plasmadichte schließlich wird mit Hilfe eines Interferometers 54 gemessen. Diese Dichte ist eine Funktion der Durchlässigkeit des Plasmas für eine Höchstfrequenzwelle. Diese wird durch ein Klystron 58 erzeugt, bei 60 verstärkt und über einen Hohlleiter 62 einer Antenne 72 zugeführt, die sie in Richtung auf das Plasma abstrahlt, hinter dem sie durch eine Antenne 74 empfangen und schließlich über einen Hohlleiter 64 einem Detektor 78 zugeführt wird. Der Detektor 78 erhält in gleicher Weise die von dem Hohlleiter 62 über einen Koppler 66 und einen Phasenschieber 75 einem Hohlleiter 64 zugeführte Welle. Aus der Mischung der von der Antenne 74 und der von dem Hohlleiter 62 über den Koppler 66 und den Phasenschieber 75 dem Detektor 78 zugeführten Welle in dem Detektor 78 läßt sich die Transparenz und daraus die Plasmadichte ermitteln.

Die auf das ionisierbare Gas vor der Plasmabildung einwirkenden Felder können impulsmoduliert sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Erzeugen und Einschließen eines ionisierten Gases zur Durchführung eines Verfahrens, bei der ein ionisierbares, aber nicht ionisiertes Gas in einen evakuierten Behälter an einem Ende mindestens einer Gasentladungsstrecke einströmt, in der das eingeführte Gas einer zirkulär polarisierten Hochfrequenzwelle ausgesetzt ist und durch den Effekt der Zyklotronresonanz Energie zugeführt erhält, und bei dem im Behälter ein magnetisches Gleichfeld mit einer drehsymmetrischen Axialkomponente, die im Bereich der Enden- der Entladungsstrecke magnetische Spiegelwirkungen entstehen läßt, und mit einer radialen Komponente, die in mindestens einem mittleren Bereich ein Minimum aufweist, vorhanden ist, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Behälter (2), den mindestens ein Hohlleiter (6, 8) mit kreisförmigem Querschnitt in Axialrichtung teilweise durchsetzt, welcher durch ein gekühltes, den Durchtritt der Hochfrequenzenergie gestattendes dielektrisches Fenster (12, 14) abgeschlossen ist und in einer Antenne (16, 18) mit Zirkularpolarisation des abgestrahlten elektrischen Feldes endet, durch die hindurch das Gas in die Entladestrecke einströmt, durch mindestens eine symmetrische Spulenanordnung (24) mit einem ersten Spulenpaar (26) zur Erzeugung der Axialkomponente des Magnetfeldes, einem zweiten Spulenpaar (28) zur Erzeugung und Steuerung der magnetischen Spiegeleffekte und einem dritten Spulenpaar (30) zur Steuerung des Gradienten der axialen Feldkomponente, und durch eine symmetrische Anordnung (32) paralleler Leiter, die mindestens einen zu der Entladestrecke koaxialen und diese umgebenden Käfig bilden und die radiale Komponente des Magnetfeldes erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden gegenüberliegenden Enden des zylindrischen Behälters (2) Hohlleiter (6 und 8) eingeführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der radialen Komponente des Magnetfeldes zueinander parallel angeordnete und in Serie geschaltete Leiter (32) vorhanden sind, die einen zylindrischen Käfig formen, dessen Durchmesser mindestens dem der kreisförmigen Hohlleiter (6 und 8) entspricht und der im wesentlichen die gleiche Länge hat wie der zwischen den Fenstern (12 und 14) in den beiden Hohlleitern (6 und 8) liegende Raum.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Felder und die Hochfrequenzwelle impulsmodulierbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY

009 552/182