Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.
В лаборатории НИРС кафедры физики МТГУ им. Н.Э. Баумана на базе научно-исследовательских установок «Плазма 1, 2, 3 ,4» создан комплекс лабораторных работ [1–6]. для практического обеспечения лекционных курсов «Физика плазмы и Физика высокотемпературных процессов» читаемых для студентов кафедры обучающимися по специальности «Техническая физика».
Микроволновая диагностика — один из эффективных методов диагностики, применяемых в термоядерных исследованиях и при диагностике низкотемпературной плазмы.
В этом методе существуют сложности интерпретации данных. На установках «Плазма 2, 3 и 4» имеется возможность отработки диагностики на модельных цилиндрических металл (Al), (Hg–Ar и He–Ne) плазменных образованиях и интерпретации полученных результатов. На базе тестовых объектов была проведена отработка методики рассеяния волн на металлическом цилиндре и люминесцентной лампе, а также использована квадрупольная диагностика, что позволяет повысить надежность обработки экспериментальных результатов.
Плазменное образование внутри трубки имеет азимутальную неоднородность. На установках «Плазма 3, 4» (рис. 1) одновременное использование взаимно-перпендикулярных скрещенных излучателей и приемников позволяет проводить измерение параметров рассеяния электромагнитных волн на цилиндрическом плазменном образовании в двух сечениях. Это дает возможность оценивать влияния неоднородности распределения по азимутальному углу плазменного образования. При этом надежность измерений возрастает приблизительно в 20...30 %.
Полученные результаты по учету влияния поляризации излучения, по влиянию рассеяния электромагнитных волн на внешней оболочке стекла, ограничивающей плазменное образование, представлены на (рис. 2, а), по рассеянию для двух состояний поляризаций падающей волны (рис. 2, б) — продольной параллельной S и перпендикулярной P оси цилиндра.
Для отработки диагностики использовалось несколько объектов. Металлические цилиндры диаметром соответственно 8,3 и 6,0 см, а также стандартные люминесцентные трубки диаметром, соответственно, 4,0 и 2,6 см и мощностью 20 и 15 Вт .
Здесь использовался разряд переменного тока частотой 50 Гц в парах ртути (Hg) и инертного газа (Ar). При этом параметры плазмы находятся для температуры электронов порядка 4 эв и концентрации электронов –1013 см–3. Отработка методики была упрощена за счет использования стандартных люминесцентных трубок (рис. 3).
Несмотря на то, что в люминесцентных трубках разряд происходит на переменном токе, но за счёт того, что измерения проводятся в стационарном режиме, имело место усреднение рассеяния по времени.
В работе проведено исследование цилиндрического He–Ne плазменного образования в диапазоне удельных мощностей (32...50) Bт/с–3. Для правильной интерпретации полученных результатов рассмотрены случаи рассеяния микроволн в дифракционном и геометро-оптическом приближениях.
Показано что для данного частотного диапазона правильной моделью полученных результатов является модель дифракционного приближения.
Полученные результаты позволяют использовать данную методику исследования параметров плазмы, в частности градиентов концентрации на аналогичных плазменных образованиях.
На основе этих данных модернизирована лабораторная работа по СВЧ-диагностике плазменных образований [3].
Все это позволяет повысить уровень компетенции студентов и эффективность усвоения материалов спецкурсов по физике плазмы, а результаты будут полезны при проведении научно исследовательских работ в области разработки и совершенствования плазменных установок в различных областях науки и техники.
