Поверхностные волны в магнитоактивных плазменно металлических структурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

• ОД

■ - На правах рукопису

УДК 533.951

ПАВЛЕНКО Іван Вікторович

ОВЕРХНЕВІ ХВИЛІ У МЛГНІТОАКТИВНИХ ПЛАЗМОВО- МЕТАЛЕВИХ

СТРУКТУРАХ

01.04.08— фізика плазми

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико- математичних наук

Харків— 1998

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Харківському державному університеті Міністерства освіти України Наукові керівники:

доктор фізико- математичних наук, професор АЗАРЕНКОВ Микола Олексійович, декан фізико- технічного факультету Харківського державного університету; кандидат фізико- математичних наук,

ГІРКА Володимир Олександрович, доцент кафедри загальної та прикладної фізики Харківського державного університету.

Офіційні опоненти:

доктор фізико- математичних наук, чл.-кор. НАН України, ЗАГОРОДНІЙ Анатолій Глібович, заступник директора Інституту теоретичної фізики НАН України, м.Кійв; кандидат фізико- математичних наук, ст. наук, сиівроб.

МАСЛОВ Василь Іванович, ст. наук, співроб. ННЦ ХФТІ.м.Харків. Провідна установа:

спеціалізованої вченої ради Д02.02.12 Харківського державного університету за адресою:

310108, м. Харків-108, пр. Курчатова, 31, ауд.301.

З дисертацією можна ознайомитись у центральній науковій бібліотеці Харківського державного університету.

Автореферат розісланий "0і”-^О'ІОч^)19у8р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради, . *

доктор фізико- математичних наук сп^^х/Х^Азаренков М.О.

Захист відбудеться

Науковий фізико- технологічній! центр Міносвіти та НАН України, м.Харків

1З.Є) 'с&аа ачлйі998р. о годині на засіданні

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Електромагнітні хвилі у заповнених плазмою ігнітоактквних металевих хвилеводних структурах представляють собою >едмет інтенсивних наукових досліджень. Це обумовлено використанням ких коливань та пов'язаних з ними процесів у прикладних задачах ізшсп газового розряду, плазмової електроніки, керованого рмоядеряого синтезу, плазмохімії та плазмової технології.

На сьогоднішній день найбільш розвиненою є теорія хвильових юцесів у необмеженій плазмі. Але у лабораторних умовах плазмові істеми завжди межують з середовищами, які мають різноманітні зханічні та електромагнітні властивості. Це є причиною існування в 5меженій плазмі цілого ряду цікавих з практичної точки зору елективних процесів. Так, наприклад, наявність межі розподілу плазми з звншшім середовищем створює передумови для існування поверхневих гиль (ПХ). ПХ розповсюджується вздовж поверхні плазми і структура, ш забезпечує її розповсюдження, часто називається хвилеводною. Існує ікож суттєва залежність властивостей таких хвильових збурень не лыш від характеристик плазмового середовища, але і від конфігурації зжі розподілу плазми та від електромагнітних властивостей середовища,

о її обмежує.

Широке використання у плазмовій електроніці заповнених іазмою хвилеводних металевих структур для створення потужних та эмпактних генераторів електромагнітних коливань призвело потреби у пальному вивченні дисперсійних властивостей власних коливань яілеводів. Крім того у пристроях плазмової та напівпровідникової .ектроніки часто перевага віддається використанню саме ПХ. Це ¡умовлено тим, що електромагнітна енергія ПХ локалізована біля межі іазми. Тому для ПХ спрощується розв'язання проблем, які пов'язані з хжливіетю їх збудження, та проблем виводу їх енергії зовні.

Найбільш широко у науково- технічних розробках [користовується плазма, яка знаходиться у зовнішньому магнітному

полі. Спектр власних коливань магнітоактивної плазми багатший зг. спектр коливань ізотропної плазми. Одним з проявів хвильових процесії у магнітоактивній плазмі є розповсюдження хвиль на гармоніках циклотронних частот. Коливання частинок плазми на циклотронних частотах коректно можна описати тільки на основі кінетичного підходу, коли треба враховувати скінчену величину ларморівського радіуса обертання.

Природа ПХ у магнітоактивній плазмі вивчається у декількох аспектах. По- перше, досліджується залежність дисперсії ПХ від параметрів хвилеводної структури. По- друге, вивчаються питання збудження ПХ у хвилеводній структурі. І, по- третє, вивчаються можливості використання особливостей поверхневих електромагнітних збурень плазми у плазмових технологічних процесах.

По електромагнітним властивостям середовища, з якими межує плазма, можна виділити три типи ПХ: ПХ на межах плазма- діелектрик, плазма- плазма та плазма- метал. Досить повно розроблена теорія ПХ на межі плазма- діелектрик. На практиці такі структури зустрічаються тоді, коли плазма відокремлена від конструкційних матеріалів діелектричним, іноді просто вакуумним, прошарком, глибина проникнення поля ПХ у який набагато менша за його товщину.

ПХ на межі плазма- метал вивчені менш повно, ніж иа межі плазма- діелектрик, хоча вони мають ряд цікавих особливостей. Так, наприклад, тангенційна складова електричного поля ПХ або повністю відсутня, або її величина максимальна на деякій відстані від межі розподілу і монотонно спадає вглибину плазми, хоча на самій межі вона дорівнює нулю. У магнітоактивній плазмі властивості ПХ суттєво залежать і від напрямку їх розповсюдження відносно зовнішнього магнітного поля.

Інтерес до поверхневих хвиль останнім часом виріс у зв'язку з перспективою їх використання для створення плазмових розрядів. Плазмові розряди, які створюються та підтримуються ПХ, мають відносно

з

лзькі енергозатрати за рахунок використання резонансних властивостей азмової системи. Повільність ПХ обумовлює ефективну передачу іергії хвиля- частинка, а більший, ніж для об'ємних хвиль, коефіцієнт гасання ПХ є причиною створення більш густого плазмового шовнєшїя розрядної системи. Плазмові розряди привабливі також тим,

0 працюють у широкому діапазоні частот (20МГц- ЮГГц), створюють істу плазму великих об'ємів, використовують одну стійку робочу моду

1 характеризуються відсутністю ерозії електродів. В експериментальних ^слідженнях, які стосуються питань підтримання мікрохвильових ззрядів поверхневими хвилями, мова йде головним чином про металеві вилеводи з діелектричним покриттям. Тоді створення плазми на ПХ не отребує додаткових електродів. Це означає, що при роботі таких ристроїв не виникає проблем з засміченням плазми іонними домішками а з руйнуванням електродів.

У лабораторних умовах плазма часто знаходиться під дією отужного зовнішнього електромагнітного випромінювання. Коливання астинок плазми у зовнішньому змінному електричному полі може ризвести до розвитку параметричних нестійкостей. Процеси, які ідбуваються під час параметричного збудження поверхневих хвиль, ивчені менш повно, ніж для об'ємних хвиль. Однак ПХ можуть бути іасними модами хвилеводних плазмових структур, а найбільш ефективне судження хвилеводних структур відбувається саме в області власних астот. Отже питання параметричного збудження ПХ є актуальними.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. иконана робота пов'язана з дослідженнями, які проводяться на кафедрі ігальної та прикладної фізики Харківського державного університету: Теоретичне дослідження електромагнітних властивостей обмежених \азмоподібних утворень" (номер держреєстрації 0194Ш18592) та Дослідження нелінійних, параметричних явищ під час високочастотного ігрівання плазми та матеріалів для її діагностики” (номер держреєстрації І94и018583).

Мета і залачі дослідження. Метою дисертаційної роботи е вивчення хвильових процесів у заповнених плазмою магнітоактивнкх металевих, хвилеводних структурах. А саме:

1. Дослідження зміни спектру власних частот азимутальних поверхневих хвиль (ЛПХ), викликаної відмінністю форми поперечного перерізу металевого хвилеводу від кола. Вивчення можливості існування поверхневих циклотронних хвиль (ПЦХ) на різкій межі розподілу плазма-метал у геометрії Фойгта. Дослідження дисперсійних властивостей ПЦХ у гіротропній плазмі, яка заповнює металевий хвилевод з діелектричним покриттям, і вивчення впливу на них параметрів хвилеводної системи та величини зовнішнього магнітного поля.

2. Теоретичне дослідження параметрів стаціонарних газових розрядів на АПХ та ПЦХ і вивчення впливу на них зміни велігчини зовнішнього магнітного поля.

3. Дослідження параметричної нестійкості ПЦХ у полі зовнішньої хвилі какачки. Вивчення залежності величини інкрементів параметричної нестійкості від параметрів хвилеводної структури у широкому діапазоні довжин хвиль для монохроматичного і немонохроматячного зовнішнього змінного електричного поля.

________Наукова новизна одержаних результатів. В процесі написання

дисертації:

—дістала подальший розвиток теорія власних електромагнітних несиметричних коливань заповненого плазмою металевого хвилеводу. Вивчено дисперсійні характеристики магнітоактивного хвилеводу некруглого перерізу;

—вперше досліджено дисперсійні характеристики ПЦХ, які розповсюджуються перпендикулярно до зовнішнього магнітного поля вздовж різкої межі однорідної плазми з металом, коли зовнішнє магнітне поле орієнтоване паралельно до поверхні метала. Отримано декремент загасання цих хвиль, який обумовлений скінченою величиною електропровідності металу;

удосконалено теорію розповсюдження ПЦХ у хвилеводних структурах. >зглянуто заповнений плазмою металевий хвилевод з діелектричним жриттям і вивчено залежність частоти його власних коливань на пслотронних гармоніках від параметрів хвилеводної структури;

-дістала подальший розвиток теорія газового розряду на ПХ. Показано зжливість створення плазмового джерела на АПХ та ПЦХ. Вивчено їрактєр залежності параметрів газового розряду на АПХ та ПЦХ від їличіши зовнішнього магнітного поля;

-дістала подальший розвиток теорія параметричного збудження іектромагнітних коливань плазми у обмежених системах. Показано ожливість керування процесом розвитку параметричної нестійкості ЦХ в умовах, коли існує дві хвилі накачки.

______Практичне значення одержаних результатів. Аисперсіїші

гіастивості поверхневих хвиль, які вивчено у дисертаційній роботі, оповнюють відомості про спектр власних електромагнітних збурень [агнітоактішної плазми, які можуть виникати у тих областях плазми, які .ежують з металевими стінками. Вивчені хвилеводні структури можуть моделювати уповільнюючу резонаторну структуру анода магнетрона, В-одібність форми полоздального перерізу камери токамака, його иверторну область та робочий об'єм джерел плазми на поверхневих вилях.

Розширено теорію магнітоактивного стаціонарного газового озряду на випадок розповсюдження АПХ та ПЦХ, що дозволяє ередбачити залежність його параметрів від величини зовнішнього агнітного поля та доповнити частотний проміжок поверхневих хвиль, які жористовуються для його підтримання, частотами, більшими за Егклотронну.

Вивчення параметричної нестійкості ПЦХ у зовнішньому іеістричному полі представляє собою практичний інтерес для эделювання параметричних явищ у диверторній області термоядерних зистроїв під час резонансного іонного циклотронного нагрівання плазми,

б

коли для збудження іонних циклотронних хвиль можуть використовуват кілька антен.

________Особистий внесок ЗАобувача. У праці, опубліковані за темо*

дисертаційної роботі!, здобувач особисто зробив такі внески:

1. Отримав вирази для поправки до власної частоти заповненоп плазмою магнітоактивного металевого хвилеводу, яка обумовлене відмінністю форг>ш поперечного перерізу хвилеводу від кола, у граяичшс випадках вузького та широкого хвилеводу. Зробив числовий аналі: залежності величини поправки до власної частоти від параметрів хвилеводної системи.

2. Виявив однонаправленість незвичайних поверхневих циклотронних хвиль (НПЦХ), які розповсюджуються перпендикулярно до зовнішнього магнітного поля вздовж різкої межі однорідна плазма- метал, коли зовнішнє магнітне поле орієнтоване паралельно до межі розподілу.) Отримав вираз для декременту загасання НПЦХ за рахунок дисипації енергії НПЦХ у металі.

3. Виконав числовий аналіз залежності власної частоти поверхневих циклотронних хвиль (ПЦХ) від товщини діелектричного покриття стінок хвилеводу та від величини його діелектричної проникності у випадку, коли зовнішнє магнітне поле орієнтовано перпендикулярно до межі плазми. Дослідив залежність власної частоти ПЦХ від товщини області, яку заповнює плазма. Встановив, що неоднорідність плазмового наповнення хвилеводу призводить до зменшення власної частоти ПЦХ. Зробив числовий аналіз спектру власних частот заповненого неоднорідною плазмою металевого хвилеводу, моделюючи неоднорідність сходішковою функцією.

4. Отримав вирази для густини потоку енергії хвилі вздовж азимутального кута та енергії хвилі, що поглинається на одиниці довжини, для моделі стаціонарного газового розряду, який підтримується азимутальними поверхневими хвилям» (АПХ), що розповсюджуються поперек осі циліндричної розрядної камери, у наближеннях тонкого та

встого плазмового циліндра і металевої антени малого та великого діуса. Виконав оцінку обезрозмірених параметрів газового розряду для пових значень густини плазми та величини зовнішнього магнітного >ля і встановив, що для теоретичних розрахунків реальних хвильових юцесів на АПХ у більшості випадків можна користуватися наближенням інкого плазмового циліндра або металевої антени малого радіуса.

5. У теоретичній моделі стаціонарного газового розраду на ПЦХ у повненому плазмою магнітоактивному металевому хвилеводі з алектричним покриттям отримав вираз для довжини газового розряду у іближенні тонкого діелектричного покриття стінки хвилеводу та )встого плазмового наповнення системи. Зробив числовий аналіз для нійної стадії розвитку газового розряду зміни густини плазми вздовж осі зилеводу, зміни глибини проникнення поля ПЦХ у плазму вздовж осі зилеводу та залежність довжини газового розряду від довжини хвилі, становив, що довжина газового розряду зменшується з ростом величини звтшнього магнітного поля для діапазону довгих ПЦХ.

6. Встановив, що величини інкрементів параметричної нестійкості інних ПЦХ мають максимальне значення у діапазоні середніх довжин зиль (довжина хвилі одного порядку з ларморівським радіусом іонів), иконав числовий аналіз залежності величин інкрементів параметричної 5стійкості від довжини хвилі та номера циклотронної гармоніки для :зних значень товщини діелектричного покриття стінок хвилеводу та эвщини плазмового наповнення системи.

7. Отримав вираз для ішсременту параметричної нестійкості ПЦХ полі двох хвиль накачки, коли частота жодної з хвиль накачки не

іизька до циклотронної частоти. Встановив залежність величини крєменту параметричної нестійкості від величини зовнішнього .ектричного поля у наближенні слабких хвиль накачки.

Апробація результатів дисертації. Основні результати ісєртаційної роботи доповідались на Міжнародній конференції "Фізика в сраїні” (Київ, 1993), 23-ій конференції Європейської фізичної спілки з

керованого синтезу та фізики плазми (Київ, 1996), 6-ій Міжнародній конференції з математичних методів в електромагнітній теорії (Львів, 1996), Міжнародному симпозіумі "Дослідження та використання плазми” (Ополе, Польща, 1997), 10-х загальних робочих зборах з електронної циклотронної емісії і резонансного електронного циклотронного нагрівання (Амеланд, Нідерланди, 1997), 12-ій міжнародній конференції по взаємодії плазми з поверхнею у пристроях термоядерного синтезу (Сан Рафаель, Франція, 1996), 36-их та 37-их щорічних зборах підрозділу фізики плазми американської фізичної спілки (Міннеаполіс, США, 1994) та (Луісвілль, США, 1995), 21-ій, 23-ій та 24-ій щорічних конференціях з фізики плазми ІЕЕЕ (Нью Мехіко, США, 1994), (Бостон, США, 1996) та (Сан Дієго, США, 1997).

_______Публікації. Основний зміст дисертації опубліковано у 8

друкованих роботах.

_______Структура Аисертапії. Дисертація складається з вступу, трьох

розділів, висновків та списку використаних джерел з 142 найменувань. Обсяг дисертації складає 136 сторінок, у тому числі 16 ілюстрацій.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ У вступі викладено сучасний стан досліджень у напрямку вивчення властивостей ПХ у плазмово- металевих структурах та обгрунтовано необхідність їх проведення.

У першому розділі вивчається топологія поля та дисперсійні характеристики поверхневих хвиль, які розповсюджуються поперек зовнішнього магнітного поля у металевих хвилеводних структурах.

У підрозділі 1,1. досліджуються спектри власних частот ПХ, які розповсюджуються поперек осі металевого магнітоактивного хвилеводу некруглого перерізу, та вплив на них геометричних параметрів хвилеводної системи. Вивчається топологія поля та поправки до власної частоти азимутальних поверхневих хвиль у гофрованому вздовж азимутального кута хвилеводі з малим параметром гофрування, коли

іазму відокремлює від металевої стінки діелектричний (вакуумний) зошарок.

У підрозділі 1.2. отримуються дисперсійні характеристики та жременти загасання ПХ, які розповсюджуються на гармоніках жлотроняої частоти поперек зовнішнього магнітного поля вздовж різкої ежі розподілу плазма- метал. Отримуються вирази для резонансного їііщєшія частоти електронних та іонних ПЦХ та розраховуються жременти загасання цих хвиль, обумовлені зіткненнями частинок лазми між собою, зіткненнями частинок плазми з поверхнею металу та исипацією енергії хвилі у металі

У підрозділі 1.3. вивчається дисперсія та властивості ПЦХ, які эзповсюджуються поперек зовнішнього магнітного поля у заповненому \азмою металевому хвилеводі з діелектричним покриттям, коли зовнішнє агнітне поле орієнтоване перпендикулярно до межі розподілу плазми, 'ясовується як поводить себе масна частота хвилеводної структури з зетом номера циклотронної гармоніки та при зміні товщини або зефіцієнта діелектричного проникності діелектричного покриття йталєвої стінки хвилеводу.

У підрозділі 1.4. вивчається вплив поперечної неоднорідності іазмового наповнення металевої хвилеводної структури на дисперсійні іастивості ПЦХ. При моделюванні неоднорідності густини плазми ¡ажається, що плазма складається з послідовності однорідних прошарків зної товщини та з різними величинами концентрації плазмових істинок. Досліджується зміна частоти ПЦХ внаслідок існування однорідності густини плазми біля стінки металевого хвилеводу, исловим методом аналізується вплив зростаючого та спадаючого зофілів густини плазмі на спектр власних частот металевого хвилеводу плазмовим наповненням.

У підрозділі 1.5. вивчається вплив поперечних розмірів плазмового юшарку на дисперсійні властивості ПЦХ Робиться аналіз спектру ПЦХ шарі плазми для широкого діапазону параметрів діелектричного

покриття стінки металевого хвилеводу. Досліджується як зміна величини зовнішнього магнітного поля впливає на спектр власних частот заповненої плазмою вузької хвилеводної структури.

У другому розділі вивчається можливість підтримання стаціонарного газового розряду на поверхневих хвилях, які розповсюджуються поперек зовнішнього сталого магнітного поля, у металевих хвилеводшзх структурах. На основі рівняння балансу енергії вивчається залежність густини плазмового наповнення системи від параметрів хвилеводної структури. Вважається, що процеси об’ємної іонізації газового наповнення металевого хвилеводу відбуваються за рахунок зіткнень електронів плазми, які рухаються у полі ПХГ з частинками газового наповнення системі. Досліджується вплив величини зовнішнього магнітного поля на умови створення та підтримання газового розряду.

У підрозділі 2.1. вивчається можливість підтримання газового

розряду на АПХ у повністю заповненій плазмою циліндричній хвилеводній структурі та навколо циліндричної антени, яка занурена у газову плазму. Дослідження виконується для АПХ з частотою більшою за верхньогібридну частоту. Вивчення проводиться з лінійною апроксимацією зміни густини плазми вздовж азимутального кута. Аналітично та чисельно досліджується просторовій! розподіл густини плазми.

У підрозділі 2.2, вивчається можливість підтримання газового

розряду на ПЦХ у заповненій плазмою планарлій металевій хвилеводній структурі з діелектричним покриттям. Аналітичне вивчення проводиться з лінійною апроксимацією зміни густини плазми вздовж осі хвилеводної

структури. Аналізується залежність параметрів газового розряду від

довжини ПЦХ. Числовим методом вивчається зміна густини плазми вздовж осі хвилеводної структури, коли плазмовий прошарок та діелектричне покриття мають довільну товщину.

У третьому розділі вивчається можливість параметричного Зуджоїшя ПЦХ у металевих хвилеводних структурах у зовнішньому згінному електричному полі. Досліджується залежність величин жрементів параметричної нестійкості від параметрів хвилеводної истеми, коли їх величину можна порівняти з частотою зовнішньої хвилі

акачки (7" о)$), частота зовнішньої хвилі какачки одного порядку з

>нною циклотронною частотою (соо * а>Д відносна швидкість руху лектронів та іонів у полі зовнішньої хвилі накачки менша або одного орядку з тепловою швидкістю руху іонів (и ^ у ті ) та температури

лектрошюї та іонної підсистем однакові (Те = Т\).

У підрозділі 3.1. вивчається можливість параметричного збудження олем монохроматичної хвилі накачки іонних ПЦХ у металевому вилеводі з діелектричним покриттям. Досліджується залежність величини ікременту параметричної нестійкості від довжини збуджуваної хвилі та ід номера циклотронної гармоніки. Аналізується вплив товщини лазмового наповнення хвилеводу та товщини діелектричного покриття еталевих стінок на ефективність параметричного збудження металевої вилеводної структури. Числовим методом розраховуються величини ікрементів параметричної нестійкості хвиль у широкому діапазоні звжин хвиль.

У підрозділі 3.2. вивчається можливість параметричного збудження звюшнім змінним немонохроматичним електричним полем ПЦХ у зталевій хвилеводній системі. Зовнішнє немонохроматичне електричне эле моделюється двома хвилями накачки з різними частотами, налізуються граничні випадки, коли частоти хвиль накачки не близькі до іклотронної частоти або коли частота однієї з хвиль накачки близька до її та коли амплітуди хвиль накачки невеликі або коли амплітуда однієї з ¡иль накачки не мала. Вивчається можливість керування розвитком іраметричної нестійкості ПЦХ,

У висновках викладено основні результати роботи.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі отримано наступні результати:

1. Визначено як відмінність форми поперечного перерізу заповненого магяітоактивною плазмою металевого хвилеводу від круга впливає на дисперсійні властивості АПХ. Обумовлена цим поправка до частоти залежить від знака азимутального хвильового числа, у той пас як для ізотропних хвилеводів спектри ПХ вироджені відносно знака т. При зменшенні радіуса металевого хвилеводу та збільшенні величини параметру гофрування N абсолютна величина поправки до власної частоти збільшується, при цьому сама поправка залишається від'ємною величиною.

2. Показано можливість існування НПЦХ на різкій межі розподілу однорідна плазма- метал. У протилежність структурі плазма- вакуум, коли НПЦХ могли поширюватися в обох напрямках вздовж межі плазми, НПЦХ у структурі плазма- метал є однонаправленими. Напрямок поширення електронних НПЦХ співпадає з напрямком ларморівського обертання електронів біля межі розподілу плазма- метал, а напрямок поширення іонних НПЦХ— з напрямком ларморівського обертання іонів. Дисперсія іонних та електронній НПЦХ пряма. Глибина проникнення поля НПЦХ у плазму одного порядку з довжиною хвилі, але значно більша за відповідний ларморівськш! радіус.

3. Отримано дисперсійні характеристики ПЦХ, які розповсюджуються поперек зовнішнього магнітного поля у заповненому плазмою металевому хвилеводі з діелектричним покриттям, коли зовнішнє магнітне поле орієнтоване перпендикулярно до межі розподілу плазми. З'ясовано,, що дисперсійні властивості цих хвиль у зазначеній хвилеводній системі суттєво відрізняються від дисперсійних властивостей ПЦХ у структурі напівобмежена плазма- напівобмежений діелектрик. Коли густіша потоку енергії хвилі у діелектричній області стає одного порядку з густішою потоку енергії хвилі у плазмі, в області довгих ПЦХ

збувається конверсія дисперсії. Глибина проникнення поля ПЦХ у азму набагато більша за довжину цих хвиль. Вивчено вплив однорідного за густиною перехідного плазмового прошарку біля стінки илеводу на дисперсію ПЦХ. Неоднорідність плазмового наповнення илеводяої системи призводить до зменшення власної частоти рукгурн.

4. Виконано аналітичні та числові розрахунки для моделі аціонарного газового розряду на АПХ. Довжина газового розряду на ЇХ збільшується з ростом величини зовнішнього магнітного поля, звжина газового розряду набагато більша за 27г. Це означає, що АПХ, )ки їх амплітуда не зменшиться у е разів, встигають здійснити велику ,\ькість обертів навколо осі структури. При цьому досягається велика їзективність витрат енергії АПХ на процеси об'ємної іонізації, оскільки іверхнєаа хвиля не виходить за межі розрядного об'єму.

5. Виконано аналітичні та числові розрахунки для моделі аціонарного газового розряду на ПЦХ. Довжина газового розряду на ДХ зменшується з ростом величини зовнішнього магнітного поля. Це умовлено тіш, що збільшення величини зовнішнього магнітного поля зволяє більш ефективно відбирати енергію у поверхневої хвилі на чатку розрядної структури. Швидкість зменшення нормалізованої стини плазми зростає вздовж осі хвилеводу. Це обумовлено як еншенням енергії хвилі внаслідок процесів іонізації нейтрального газу к і зменшенням глибини проникнення поля хвилі у плазму внаслідок іни власної частоти хвилеводної структури.

6. Отримано інкременти параметричної нестійкості іонних ПЦХ ІЦХ) у полі зовнішньої хвилі накачки для широкого діапазону довжин иль. Найбільш ефективно будуть збуджуватись ІПЦХ з частотами нзькими до циклотронних резонансів та з частотами близькими до поти зовнішньої хвилі накачки, На частотах не близьких до зовнішньої :тоти накачки більш ефективно збуджуються короткохвильові хивання > 1. Іїжременти параметричної нестійкості довгохвильових

збурень максимальні, коли товщина плазмового прошарку одного порядку З глибиною проникнення ПОЛЯ ХВИЛІ у плазму clp! ~ Xpj.

7. Вивчено параметричну нестійкість ПЦХ у полі двох зовнішніх хвиль накачки. Наявність другої хвилі накачки суттєво впливає на розвиток параметричної нестійкості ПЦХ. Якщо частоти хвиль накачки далекі від циклотронної частоти, то інкременти параметричної нестійкості ПЦХ при малих значеннях амплітуд зовнішніх електричних полів зменшується у порівнянні з випадком монохроматичної хвилі накачки. Якщо ж частота однієї з хвиль накачки близька до циклотронної частоти, то, змінюючи амплітуду другої хвилі накачки, можна або підсилити, або подавити параметричну нестійкість ПЦХ. Таким чином, змінюючи потужність сигналу одного з генераторів, можна керувати процесом розвитку параметричної нестійкості ПЦХ.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ

ДИСЕРТАЦІЇ

1. Girka V.O., Girka І.О., Pavlenko I.V. HF surface cyclotron waves in planar waveguide structures with non- uniform plasma filling // J. Plasma Physics.— 1997.— v.58, part 1.— p.31-39.

2. Girka V.O,, Girka I.O., Kondratenko A.M., Pavlenko I.V. Electron surface cyclotron waves in the metallic waveguide structures with two-component filling // Contrib. Plasma Phys.— 1996.— v.35, №6.— p.679-686.

3. Гірка B.O., Павленко I.B. До кінетичної теорії поверхневих хвиль на межі плазма- метал // УФЖ.— 1993.— т.38, №4,— с.529-533,

4. Girka V.O., Lapshin V.I., Pavlenko I.V. Excitation of the surface cyclotron waves by nonmonochromatic external electric field // Contributed Papers of International Symposium "Research and applications of plasmas".— Opole (Poland).— 1997.— v.l.— p.81-84.

5. Girka V.O., Kondratenko A.N., Pavlenko I.V. Effect of the Plasma Inhomogeneity on the Surface Cyclotron Waves Dispersion

Properties // Proc. of VT-th International Conference on Mathematical Methods in Electromagnetic Theory (MMET'96).—

Lviv (Ukraine).— 1996.— p.389-392.

Girka V.O., Pavlenko I.V., Sporov A.E. Ion Surface Cyclotron Waves in Edge Plasma of the Fusion Devices // Contributed Papers of 23-d European Physical Society Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, Part II.— Kiev (Ukraine).— 1996.— p.?91-794. Girka V.O., Kondratenko A.N., Pavlenko I.V. Surface cyclotron waves in the planar metal waveguide with plasma filling // Proceedings & Contributed Papers of International Conference "Physics in Ukraine".— Kiev (Ukraine).— 1993.— p.108-110.

Azarenkov N.A., Girka V.O., Pavlenko I.V. Model of plasma producer on surface cyclotron waves in metal waveguide with dielectric sheath // Book of abstracts of tenth joint workshop on electron cyclotron emission & electron cyclotron resonance heating,- Ameland (The Netherlands).- 1997,- Te-p-12. івлешго I.B. Поверхневі хвилі у магнітоактивних плазмово- металевих руктурах.— Рукопис.

ісертація на здобуття наукового ступеня кандвдата фізико-тематичних наук за спеціальністю 01.04.G8— фізика плазми.— ірківський державшій університет, Харків, 1997.

ісертацію присвячено питанням розповсюдження поверхневих хвиль у гнітоактивних плазмово- металевих хвнлеводних структурах. У роботі конано моделювання стаціонарних газових розрядів на азимутальних верхкевих хвилях та на поверхневих циклотронних хвилях. Вивчено раметричну нестійкість поверхневих хвиль на гармоніках циклотронної :тоти у полі зовнішньої хвилі накачки,

ючові слова: поверхнева хвиля, циклотронна частота, газовий розряд поверхневих хвилях, параметрична нестійкість.

Павленко И. В. Поверхностные волны в магнитоактивных плазменно металлических структурах.— Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.08— физика плазми — Харьковский государственный университет, Харьков, 1997.

Диссертация посвящена вопросам распространения поверхностных волн в магаитоактивних плазменно- металлических волноведущих структурах. В работе выполнено моделирование стационарных газовых разрядов на азимутальных поверхностных волнах и на поверхностных циклотронных волнах. Изучена параметрическая неустойчивость поверхностных волн на гармониках циклотронной частоты в поле внешней волны накачки. Ключевые слова: поверхностная волна, циклотронная частота, газовый разряд на поверхностных волнах, параметрическая неустойчивость. Pavlenko I.V. Surface waves in magnetoactive plasma- metal structures.— Manuscript.

Theses for a Candidate of Sciences Degree in Physics and Mathematics, speciality 01.04.08— Plasma Physics, Kharkiv State University, Kharkiv, 1997. The Theses are concerned to the questions of surface wave propagation in magnetoactive plasma- metal waveguide structures. The modelling of stationary gas discharges on azimutal surface waves and surface cyclotron waves is made. The parametric instability of surface waves on cyclotron frequency harmonics in field of external pumping wave is studied.

Key words: surface wave, cyclotron frequency, gas discharge on surface waves, parametric instability.