SU720567A1

SU720567A1 - Способ измерени электронной температуры плазмы,помещенной в магнитное поле

Info

Publication number: SU720567A1
Application number: SU772452288A
Authority: SU
Inventors: Александр Алексеевич Сковорода; Александр Владимирович Тимофеев; Борис Николаевич Швилкин
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.М.В.Ломоносова
Priority date: 1977-02-14
Filing date: 1977-02-14
Publication date: 1980-03-05

Description

1

Изобретение отксситс к области исследований физического свойства вещества, в частности, к способам измерени электронной температуры п.г1азмы, как в гаэор зр дных приборах , так и в термо дерных установках например, в адиабатических ловушках.

Известен способ определени температуры электронов, заключающийс в том, что электронна температура плазмы в магнитном поле в некоторых случа х определ етс с помощью электрического лентмюровского зонда. Зонд вводитс в плазму и представл ет собой металлический электрод, размеры которого малы по сравнению с изучаемой областью плазмы. Получаема -с помощью зонда вольт-амперна характеристика позвол ет определить температуру электронов в плазме 1.

ic ОСНОВНЫМ недостаткам этого метода измерени электронной температуры относитс возмущение плазмы внесеннь..и в нее зондом, что искажает истинное значение ее температуры , невозможность измерени электронной температуры при больших магнитных пол х, а также невозможность использовани электрических зондов при диагностике высокотемпературной

сильно ионизованной плазмы, например, в термо дерных установках.

Известен также способ измерени электронной температуры плазмы, на ход щейс в магнитном поле, путем пропускани через плазму электромагнитной волны с частотой, соответствующей электронной циклотронной частоте сканировани указанной -час10 тоты, измерени профил линии поглощени зондирующей волны и определени температуры электронов по измеренному профилю 2.

В известном способе электромагнитна волна пропускаетс через плазму. Епли частота электромагнитной волны tt совпадает с электронной циклотронеВ

ной частотой . ff г° вследствие 20 электронного циклотронного резонанса происходит интенсивное ее поглощение, Если частота волны несколько отличаетс от электронной циклотронной частоты, то с волной будут 25 взаимодействовать электроны, движущиес относительно электромагнитной волны . Это происходит вследствие доплеровского сдвига, из-за которого частота волны tu- tut Kv сравниваетс 30 с электронной циклотронной частотой

. Здесь В - индукци магнитного пол ; е и m - зар д и масса электрона , соответственно; С - скорость све та; К - волновое число колебаний; V - скорость электронов. С увеличением рассоглассовани между частотой электромагнитной волны to и электронной циклотронной частотой , число электронов, взгшмодействующих с волной , а, следовательно, и коэффициент поглощени мощности волны в плазме

ci{u.i) будет падать. При этом закон коэффициента ((w) , профиль лийии поглощени , св зан с температурой электронов в плазме Те следующей формулой:

т,1°кЬ

2эе (jj.

-посто нна Больцмана;

где

эе f

-полуширина линии циклотронного поглощени .

Измер f , из профил линии поглощени , определ ют Т. Недостатком известного способа вл етс то, что он может быть использован дл определени электронной температуры плазмы только в том случае, если плазма помещена в однородное внешнее магнитное поле.

:Проведение измерений электронной температуры в неоднородном магнитном поле известным способом невозможно поскольку в этом случае величина коэффициента поглощени вообще не зависит от температуры электронов, а определ етс градиентом магнитного пол и плотностью плазмы.

Вместе с тем представл ет интерес определ ть температуру электронов в плазме, помещенной в немонотонно измн ющеес в пространстве магнитное поле с экстремумом. Это обусловлено тем, что некоторые технические применени плазьфл, как, например, получение управл ег«)й термо дерной реакции синтеза, возможны как раз в плазме, помещенной в неоднородное магнитное поле.

Цель предлагаемого изобретени - измерение локальной температуры , наход щейс в неоднородном магнитном поле в области минимума или максимума пол .

Дл этого выбирают направление распространени ; электромагнитной волны , совпадающее с направлением вектора магнитного пол в точке экстремума , значение частоты зондирующей волны задают равной электронно циклотронной частоте в минимуме или максимуме магнитного пол , значение ча;стоты зондирующей волны уменьшают в случае минимума магнитного пол и увеличивают в случае максимума от заданного значени , а значение электронной температуры вычисл ют из следующей зависимости:

Т,К 3,43МО-V cMlu;4ceK- (Ц J

UJ

где д - коэффициент поглощени

, мощности электромагнитной волны в плазме.

.П

L а2Г

- производна магнитна пол В по координате z в точке экстремума; - частота электромагнитной

,ВОЛНЫ tJuJ 006 ЭЬСТР 4 tf,

Предлагаемый способ определени электронной температуры плазмы по сн етс чертежом,где изображено изменение электронной циклотронной частоты LU в пространстве вдоль оси Z (лини А). Вектор магнитного пол направлен по оси Z . Фиг.1 соответствует минимуму магнитного ПОЛЯ; фиг.2 - максимуму. Плазма помещаетс в магнитное поле с экстремумом . Вдоль оси Z сквозь плазму пропускаетс электромагнитна волна с частотой oj , представленна линией Б.Фиг. соответствует случаю, когда магнитное поле имеет минимум в точке , лежащей в области, зан тгОй рлазмой. При этом

UJ - мин ,.

мин Задава частоту пропускаемой сквозь

плазму электромагнитной волны, равно уменьша ее, измер ем профиль линии поглощени в зависимости от сУш именин В случае, изображенном на фиг.2, магнитное поле максимум. При этом в о...,,.

tUo

rrtC

Задава частоту пропускаемой сквозь плазму электромагнитной волны, равной

-емакс увеличива ее, измер ем профиль линии поглощени fw,) в зависимости от (ш

При других значени х S J ко.элфициента поглощени не зависит от температуры электронов и не может быть использован при ее определении.

Зна зависимость л (ш), по зависимости , указанной в формуле, можно определить электронную температуру плазмы. Необходима дл определени температуры электронов расстройка -частоты (полу1хмрина лини1,погло11ени )

5ои / ит« %%

даетс выражением гр-j ,

CXJ W

Предлагаемый способ позвол ет определ ть локальное значение температуры около точки экстремум и магнитного пол . Это св зано с тем, что поглощение волны происходит около этой точки и поэтому необходимо, чтобы направление распространением электромагнитной волны совпадало с направлением вектора магнитного пол в точке экстремума.

Claims

Формула изобретения

Способ измерения электронной температуры плазма, помещенной в магнитное поле, путем пропускания через плазму электромагнитной волны с частотой, соответствующей электронной циклотронной частоте, сканирования указанной частоты, измерения профиля линии поглощения зондирующей волны и определения температуры электронов по измеренному профилю, отличающийся тем, что, с целью . измерения локальной температуры плазмы, находящейся в неоднородном магнитном поле с области минимума или максимума поля, выбирают направление распространения электромагнитной волны, совпадающее с направлением вектора магнитного поля в точке экстремума,значение частоты зондирующей волны задают равным циклотронной частоте в минимуме или максимуме магнитного поля, частоту волны уменьшают в случае минимума магнитного поля и увеличивают в случае максимума от заданного значения, а значение электронной температуры вычисляют из следующей зависимости: ,

Lt°K]=%.45-10’^jL²[cM]cu²i:ceK-^<]('y|^-'j⁵ ₁ где д — коэффициент поглощения мощности электромагнитной волны в плазме;

d²B\^ — производная магнитного поля В по координате в точке Z экстремума;

— частота электромагнитной

ВОЛНЫ , to = ix»c ЭКС1Р. ¹¹ IV .