SU911266A1 - Method of plasma parameter determination - Google Patents
Method of plasma parameter determination Download PDFInfo
- Publication number
- SU911266A1 SU911266A1 SU802946470A SU2946470A SU911266A1 SU 911266 A1 SU911266 A1 SU 911266A1 SU 802946470 A SU802946470 A SU 802946470A SU 2946470 A SU2946470 A SU 2946470A SU 911266 A1 SU911266 A1 SU 911266A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- plasma
- waveguide
- amplitudes
- modes
- receiver
- Prior art date
Links
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Description
Изобретение относитс к физике плазмы, а конк.ретно к .диагностике равновесных;низкотемпературных плазменных образований по их собственному микроволновому излучению,и может быть использовано дл определени характеристик плазмы,образующейс в различных устройствах,лабораторных установках .The invention relates to plasma physics, and specifically to the diagnosis of equilibrium, low-temperature plasma formations by their own microwave radiation, and can be used to determine the characteristics of plasma produced in various devices, laboratory installations.
Известны способы определени плазмы по ее собственному микроволновому излучению. Согласно способам параметры плазмы определ ют из измерени интенсивности излучени на различных частотах {.Methods are known for determining plasma by its own microwave radiation. According to the methods, the plasma parameters are determined from the measurement of the radiation intensity at various frequencies.
Однако дл повышени точности требуетс проведение измерений в широкой полосе частот, что возможно либо при использовании радиометрических приемников с широким диапазоном перестройки , либо приемников различдых частотных каналов. Все зто усложн ет аппаратуру, проведение калибровок и процедуру измерений.However, in order to increase accuracy, measurements are required in a wide frequency band, which is possible either using radiometric receivers with a wide tuning range, or receivers of different frequency channels. All this complicates the apparatus, the calibration and the measurement procedure.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс способ определени параметров плазмы , основанный на измерении матрицы рассе ни мод в многомодовом волно- .воде, конта1ктирую1цём с плазмой.The closest to the proposed technical essence is a method for determining plasma parameters, based on measuring the scattering matrix of modes in a multimode waveguide, contacting a plasma.
Согласно этому способу матрицу рассе ни определ ют путем возбуждени мод в волноводе с помощью генератора и измерени амплитуды и фазы мод, отраженньж от плазмы и распростран ющихс в обратном направлении . Этот способ вл етс более простым, так как измерени ведутс на одной частоте. Дл диагностики использу10 етс отличие структур полей различ7 ных мод волновода f2.According to this method, the scattering matrix is determined by exciting the modes in the waveguide with a generator and measuring the amplitude and phase of the modes reflected from the plasma and propagating in the opposite direction. This method is simpler as the measurements are carried out at the same frequency. For diagnostics, use is made of the difference in the field structures of various waveguide modes f2.
Однако, этот способ непозвол ет .непосредственно определить температуру плазлвл.г котора вл етс важ15 ным параметром, характеризующим плазму. Кроме того, дл его проведени требуетс два оконечных прибора : приемник и генератор. Ак тивный метод диагностики имеет еще However, this method does not allow direct determination of the temperature of the plasma, which is an important parameter characterizing the plasma. In addition, it requires two end devices: a receiver and a generator. The active diagnostic method has
20 тот недостаток, что он вносит возму щени в плазму. Это ухудшает точность измерени истинных параметров плазмы.20 the disadvantage that it introduces disturbances in the plasma. This impairs the accuracy of measurement of true plasma parameters.
Цель изобретени - упрощение The purpose of the invention is to simplify
25 процедуры измерений и определение додолнительного параметра: температу|ры плазмы.25 measurement procedures and determination of an additional parameter: plasma temperatures.
Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу определе30 ни параметров плазмы, заключающему-.This goal is achieved by the fact that, according to the method of determining 30 plasma parameters, comprising -.
с в измерении на одной частоте характеристики мод электромагнитного пол в многомодовой системе, измер ют крвариации амплитуд мод собственного микроволнового излучени плазмы и по ним определ ют параметры плазмы.The measurements at one frequency of the characteristics of the modes of an electromagnetic field in a multimode system measure the cropping of the amplitudes of the modes of the natural microwave radiation of the plasma and determine the plasma parameters from them.
Дл ковариаций амплитуд мод, возбужденных собственным излучением плазмы, справедлив обобщенный закон Кирхгофа, который можно записать в следующей форме:For covariance of the amplitudes of modes excited by the plasma's own radiation, the generalized Kirchhoff's law is valid, which can be written in the following form:
%,m:I Зи WS wa п u,v)dqv,w, (.z),%, m: I Zi WS wa p u, v) dqv, w, (.z),
-оо-oh
где S - ковариаци п-ой и т-ой where S is the covariance of pth and mth
мод;Maud;
ayi(t) - флуктуирующие амплитуды От C-t) мод;ayi (t) — fluctuating amplitudes of C – t) modes;
Т(Х;У,2)- температура элементарного объема: dv в точке (x,y,z) ;T (X; Y, 2) is the temperature of the elementary volume: dv at the point (x, y, z);
dQ(x,y,z)- смешанные потериполейdQ (x, y, z) - mixed loss of fields
п-6й и т-ой мод в объеме dv ;p-6th and t-th modes in the volume dv;
С. - нормирующа константа. Это означает, что вклад отдельных участков пла;змы в ковариацию двух мод пропорционален температуре этого участка и смешанным потер м полей, этих мод, которые равны:C. is a normalizing constant. This means that the contribution of individual sections of the plasma to the covariance of two modes is proportional to the temperature of this section and the mixed losses of the fields of these modes, which are equal to:
ЗЯ,У |wE,(Xjy, z)E(x,y,z)E,U,y, г) WL, Y | wE, (Xjy, z) E (x, y, z) E, U, y, g)
где Е (x,y,z) --мнима часть диэлектрической проницаемости плазмы;where E (x, y, z) is the fraction of the dielectric constant of the plasma;
Е„(х у, z) ,E „(x y, z),
,(х, у, 2) - электрические напр еннЪсти в точке () полей п-ой и га-ой мод соответственно , возникающих в плазме, если ее зондировать на этих модах на частоте w., (x, y, 2) are the electric directions at the point () of the fields of the nth and gh modes, respectively, appearing in the plasma, if it is probed on these modes at the frequency w.
Моды отличаютс между собой струк турой пол , т. е. раепределением электрической и магнитной напр женности электромагнитного пол по пространству, где провод тс измерени . Поэтому будут различны эти распределени и в плазме, если проводить зондирование ее на этих модах Таким образом, ковариаций амплитуд мод собственного микроволнового излучени плазмы будут дл различных ndp мод по разному зависеть от элект рофизических парг1метров и температур О гдельных участков плазмы, т. е. при различных профил х изменени параметров плазмы значени ковариаций будут различны. Рассчитыва эти значени дл ожидаемых возможных профилей и сравнива с измеренными значени ми можно определить истинный профиль изменени параметров. При использовании ЭВМ такой выбор производитс по программе по заданному критерию, с заданной точностью.The modes differ in the structure of the field, i.e., the distribution of the electric and magnetic strength of the electromagnetic field in the space where the measurements are made. Therefore, these distributions will also be different in plasma if probed on these modes. Thus, the covariances of the amplitudes of the modes of the intrinsic microwave radiation of the plasma for different ndp modes depend differently on the electrical parameters of the plasma, i.e. different profiles of plasma parameters change; the covariance values will be different. By calculating these values for the expected possible profiles and comparing with the measured values, you can determine the true profile of the parameter changes. When using a computer, such a choice is made according to a program according to a given criterion, with a given accuracy.
На фиг. 1 показано распределение значений диагональных элементов матрицы ковариаций мод в плоском волноводе дл различных профилей изменени температуры в плазме; на фиг. 2 - взаимное расположение волновода и плазмы; на фиг. 3 - устройство , с помощью которого реализуетс предлагаемый способ.FIG. Figure 1 shows the distribution of the values of the diagonal elements of the mode covariance matrix in a plane waveguide for various profiles of temperature variation in plasma; in fig. 2 - mutual arrangement of the waveguide and plasma; in fig. 3 shows the device by which the proposed method is implemented.
Значени ковариаций на фиг. 1 приведены в зависимости от параметр У)Х/2С1/ где Д. - длина волны микроволновогоThe covariance values in FIG. 1 are given depending on the parameter Y) X / 2C1 / where D. is the microwave wavelength
излучени ;radiation;
2а - щирина волновода; п - номер моды.2a is the width of the waveguide; p - the number of fashion.
Кривые 1-3 соответствуют профилю температурыCurves 1-3 correspond to the temperature profile
Т 300 + BZ, кривые 4-6 профилюT 300 + BZ, curves 4-6 profile
Т 300+BZ+B sin{-| - BZ)T 300 + BZ + B sin {- | - BZ)
Зависимости построены дл различных градиентов В t 10 , 5.10 10 /с Считалось, что параметры плазмы иэмен ютс только в направлении перпендикул рном фланцу волновода. Коэффициенты рассчитывались по следующей формуле:The dependences are plotted for various gradients B t 10, 5.10 10 / s. It was considered that the plasma parameters were only in the direction perpendicular to the waveguide flange. The coefficients were calculated using the following formula:
«.T(x)g.g.(z)exp (-йкГХу Ve.(2:)) V)".T (x) g.g. (z) exp (ikHU Ve. (2 :)) V)
.-С,.-WITH,
Vetz)-(MM2c()Vetz) - (MM2c ()
где T(-z-) - термодинамическа where T (-z-) is thermodynamic
температура плазмы в сечении 2;plasma temperature in section 2;
Е(2.} - комплексна диэлектрическа прон ицаемость плазмы, Е(Z) - мнима часть комплексноE (2.} Is the complex dielectric penetrability of the plasma, E (Z) is the imaginary part of the complex
диэлектрической прони , цаемости, К - волновое число;dielectric constant, cementability, K - wave number;
С 2 - нормирующа константа, Номера мод, числа п - целые числа. Дл волновода конечной ширины общее число мод равно и на изображенной оси значени коэффициента будут расположены дискретно. В результате измерени получают значений диагональных элементов. Вертикальными лини ми на фиг. 1 показаны такие значени ковариаций дл волновода шириной 2а 10 X при профиле температуры Т 300 + 5-loV 5-10 siri(-iCz/o,47 , т. е. совпавшие с кривой 5.C 2 is the normalizing constant, the mod numbers, and the numbers n, are integers. For a waveguide of finite width, the total number of modes is equal and on the axis shown the coefficient value will be located discretely. As a result, the measurements receive the values of the diagonal elements. The vertical lines in FIG. Figure 1 shows such covariance values for a waveguide 2A 10 X with a temperature profile T 300 + 5-loV 5-10 siri (-iCz / o, 47, i.e., coinciding with curve 5.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802946470A SU911266A1 (en) | 1980-06-26 | 1980-06-26 | Method of plasma parameter determination |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802946470A SU911266A1 (en) | 1980-06-26 | 1980-06-26 | Method of plasma parameter determination |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU911266A1 true SU911266A1 (en) | 1982-03-07 |
Family
ID=20904404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU802946470A SU911266A1 (en) | 1980-06-26 | 1980-06-26 | Method of plasma parameter determination |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU911266A1 (en) |
-
1980
- 1980-06-26 SU SU802946470A patent/SU911266A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4721901A (en) | Method and apparatus for reflection coefficient measurements | |
Nelson | A system for measuring dielectric properties at frequencies from 8.2 to 12.4 GHz | |
RU2665593C1 (en) | Material dielectric properties measuring method and device for its implementation | |
CN112558001B (en) | Pulse high-power field calibration device and method | |
SU911266A1 (en) | Method of plasma parameter determination | |
US6344743B1 (en) | Standing wave magnetometer | |
Price | Measurement of harmonic power generated by microwave transmitters | |
Baird et al. | A Method for the Estimation of the Relative Intensities of Microwave Absorption Lines | |
SU720567A1 (en) | Method of measuring electron temperature of plasma placed in magnetic field | |
US3448380A (en) | Method for use in spectroscopic analysis | |
RU2116653C1 (en) | Method for measuring antenna gain | |
Lindberg et al. | Optimum design of a microwave interferometer for plasma density measurements | |
RU2503021C2 (en) | Method to measure coefficient of reflection of flat reflector in microwave range and device for its realisation | |
US3317827A (en) | Microwave spectrometer having individually adjustable reference and test channels | |
JPH0514230B2 (en) | ||
SU1218347A1 (en) | Method of determining coeficient of aerial converter non-linearity | |
SU650026A1 (en) | Radio wave field overall vector measuring method | |
SU1585692A1 (en) | Method of measuring amplitude of axially symmetric objects | |
SU1552080A1 (en) | Device for determining dynamic characteristics of object | |
SU714307A1 (en) | Method of measuring amplitude-frequency error of phase meters | |
SU1363086A1 (en) | Method of determining complex reflection factor of microwave load | |
Mironenko et al. | Dielectric Resonator as Primary Transducer of Liquid Hydrocarbons Moisture. Applicability. Potentials. Prospects | |
RU2022283C1 (en) | Method of measurement of parameters of waveguide | |
SU881538A1 (en) | Method of measuring radiation intensity spectral distribution | |
RU2009452C1 (en) | Device for remote measuring of parameters of oscillating objects |