Распределение параметров СВЧ плазмы в бидипольной магнитной ловушке "Магнетор" тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

На правах рукописи

КРАШЕВСКАЯ Галина Витальевна

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СВЧ ПЛАЗМЫ В БИДИПОЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ ЛОВУШКЕ «МАГНЕТОР»

01.04.08 - физика плазмы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Автор: ^¿Ьсшл,

Москва 2007

003055664

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском инженерно-физическом институте (государственном университете)

Научный руководитель

доктор физико-математических наук, профессор Курнаев Валерий Александрович

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

Лебедев Юрий Анатольевич, кандидат физико-математических наук, Иванов Вячестав Алексеевич

Ведущая организация

Институт ядерного синтеза Российского научного центра «Курчатовский институт» (ИЯС РЩ КИ), Москва

Защита состоится алое ля 2007 г в 14 час 00 мин на заседании

диссертационного совета Д 212 130 05 в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском инженерно-физическом институте (государственном университете) по адресу 115409 Москва, Каширское шоссе 31, конференц-зал К-608 корпуса «К», тел 323-91-67, 324-84-98

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ

Автореферат разослан «$» марта 2007 г

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации

Ученый секретарь

диссертационного совета

Евсеев И В

Актуальность темы исследований

Приоритет в области достижения термоядерных параметров плазмы при ее магнитном удержании в данное время принадлежа крупным токамакам и стеллараторам Однако в альтернативном подходе, основанном на конфигурациях, в которых магнитная система расположена внутри занимаемого плазмой объема, и конвективно-устойчивых профилях давления, возможно создание существенно более простых и дешевых систем Удержание и МГД-устойчивость плазмы в них базируется на стремлении плазмы к самоорганизации, выражающееся в самосогласованном поддержании конвективно-устойчивого профиля плазменного давления Примером таких конфигураций является дипольное поле, создаваемое кольцом с током Выражение для критерия конвективно-устойчивого профиля давления плазмы было получено Б Б Кадомцевым [1] Согласно ему плазма устойчива даже в спадающем магнитном поле, если относительный градиент давления V/' не выше значения, определяемого магнитной конфигурацией РРРТ/^^ИУ)2/!^,

где 11 = —<^с11 / В, у - показатель адиабаты, В - индукция магнитного

поля

На кафедре физики плазмы МИФИ по инициативе В Д Шафранова реализована новая магнитная конфигурация, создаваемая двумя токовыми кольцами с токами противоположного направления Основное токовое кольцо установки «Магнетор» и дополнительное внешнее кольцо, поджимающее поле основного, находятся на одной оси и имеют общий центр Между токовыми кольцами образуется магнитная пробка, в которой располагаются опоры внутреннего кольца Подобное решение существенно упрощает конструкцию и удешевляет эксплуатацию установки, например, по сравнению с использованием сверхпроводящей левитирующей катушки

Бидипольная конфигурация магнитного поля имеет сепаратрису, ограничивающую область удержания плазмы Так как в данном случае сепаратриса проходит через нуль магнитного поля, то из критерия устойчивости Кадомцева следует, что давление плазмы может равняться

нулю на сепаратрисе и за ней В итоге должна получиться устойчивая магнитная конфигурация с отрывом плазмы от стенок

На первой стадии изучения плазмы в магнитной ловушке «Магнетор» для генерации плазмы использован электронно-циклотронный резонанс на частоте 2,45 ГТц Такой метод относительно просто реализуем и позволяет создавать плазму непосредственно в зоне предполагаемого удержания.

Для изучения характера пространственного распределения параметров образованной в ловушке «Магнетор» плазмы использован зондовый метод как обеспечивающий локальные измерения в ловушке небольших размеров с сильно неоднородным магнитным полем Применение зондового метода предполагает также обоснование корректности его использования ввиду возможного возмущения зондом плазменного образования

Цель работы:

Целью настоящей работы являлось получение и исследование параметров плазмы в установке «Магнетор», что также подразумевало

обоснование и создание системы зондовой диагностики для измерений параметров плазмы в присутствии СВЧ и магнитных полей,

измерение пространственного распределения концентрации и электронной температуры плазмы в ловушке,

изучение на основе полученных данных вопроса о выполнении критерия конвективно-устойчивого профиля давления в такой системе

Научная новизна работы заключается в том, что.

осуществлен физический пуск установки, реализующей новую бидипольную магнитную конфигурацию,

получена СВЧ плазма объемом ~ 30 л при давлении 10"5 Тор, характеризующаяся высокой степенью ионизации и резкой стабильной границей,

с помощью созданной системы зондовой диагностики впервые в

установке бидипольной конфигурации измерены профили

4

с помощью созданной системы зондовой диагностики впервые в установке бидипольной конфигурации измерены профили концентрации плазмы и электронной температуры,

проведено сравнение экспериментальных профилей плазменного давления с конвективно-устойчивыми критическими профилями и показано их качественное согласие

Практическая ценность

Результаты работы могут быть использованы при разработке альтернативных систем для магнитного удержания термоядерной плазмы с высоким значением бета, при разработке эффективных реакторов СВЧ плазмы для новых плазменных технологий,

в системах диагностики технологической плазмы

Вклад автора Изложенные в работе результаты получены автором лично или при его непосредственном участии

На защиту выносятся

устройство магнитной ловушки бидипольной конфигурации «Магнетор» и способ создания плазменного образования в ней, методика измерений пространственного распределения параметров плазмы в ловушке бидипольной конфигурации с неоднородным магнитным полем и СВЧ генерацией плазмы и созданные для этого устройства,

измеренные пространственные распределения плотности и электронной температуры плазмы в ловушке бидипольной конфигурации,

результаты сравнения экспериментально полученных профилей давления плазмы с расчетными конвективно устойчивыми профилями давления

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях

• Научные сессии МИФИ, 2001, 2003, 2004гг

• III, IV, V российские семинары "Современные средства диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окружающей среды" Москва, МИФИ, (2001,2003, 2006)

• XI конференция по физике газового разряда Рязань 2002

• 1-я и 2-я Курчатовская молодежная научная школа, 2003, 2004гг

• Школа-семинар «Фундаментальные проблемы приложений ФНТП», 2003, Шотозеро, Карелия

• XI Всероссийская конференция «Диагностика высокотемпературной плазмы» г Троицк, Московской области, 2005г

• XXXI, XXXII, XXXIII Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС, 2004,2005,2006гг

• VI-th INTERNATIONAL WORKSHOP on MICROWAVE DISCHARGES Fundamentals and Applications, Zvemgorod, 10-15 September 2006

• XIII научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника», Сочи, 2-10 октября 2006

• Всероссийский семинар «Получение, исследование и применение низкотемпературной плазмы» им проф JIС Полака (ИНХС РАН, заседание № 369, 2007 г)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 12 научных работ

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения Работа содержит /^Г" страниц машинописного текста рисунка, таблицы Список литературы включает ^^наименований

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, представлены основные положения, выносимые на защиту

Глава I посвящена литературному обзору установок, в которых магнитная система расположена внутри занимаемого плазмой объема Показаны отличия от них новой магнитной конфигурации, реализованной в «Магнеторе» На основе данного анализа предложены возможные направления исследований, учитывающие результаты, полученные на других установках

Глава II посвящена подробному описанию новой экспериментальной установки «Магнетор» и системы зондовой диагностики

Схематичный вид установки «Магнетор» представлен на рис 1 Разрядная вакуумная камера из немагнитной нержавеющей стали представляет собой вертикальный цилиндр высотой 450 мм и внутренним диаметром 480 мм, по бокам которого расположены четыре боковых патрубка с внутренним диаметром 300 мм Откачка камеры до высокого вакуума (< 10'5 Тор) осуществляется вакуумным постом, собранным на основе турбомолекулярного насоса ТМН-1500

Магнитная конфигурация образована находящимися на одной оси и имеющими общий центр двумя вложенными друг в друга катушками, токи в которых имеют противоположное направление Катушки размещены внутри разрядной камеры Токи в катушках в основной конфигурации магнитного поля подобраны таким образом, чтобы возникающая при этом сепаратриса находилась внутри вакуумной камеры Они составляют 40кА и 20кА во внешней и внутренней катушках

соответственно. В кольцевой щели между катушками образуется магнитная гтробка (В -~2 к Г с).

Зонд с наклонной ОСЬЮ вращении

Катушки магнитного поля

Зонд с широким перемещения

Сепаратриса

вакуумный а в од свч

поверхность

Рис.1. Установка «Магнетор» и ее магнитная конфигурация

препятствующая попаданию в щель частиц, поэтому там расположены опоры внутреннего колыш. Поле в центре ловушки при этом составляет 1,2 кГс.

Основная конфигурация магнитного поля получается при последовательном подключении катушек к стационарному источнику напряжения, представляющему собой трехфазный выпрямитель, собранный по схеме Ларионова. Реализован также режим независимого питания катушек с возможностью вариации токов в них лля исследования различных магнитных конфигураций.

Плазма в установке создается в результате электрон-циклотронного резонанса (ЭЦР) в диапазоне давлений 10" -10'5 Тор, при этом не используется никаких дополнительных; средств по джига разряда. В качестве источника СВЧ излучения используется бытовой магнетрон

мощностью 1 кВт с частотой генерации 2,45 ГГц, работающий в импульсно-периодическом режиме с частотой следования импульсов 50 Гц Такой режим позволяет набрать статистику измерений, получить хорошую повторяемость устойчивых режимов разряда Кроме этого, по переднему и заднему фронтам импульса тока на зонд можно судить о временах заполнения ловушки плазмой и о времени жизни плазмы

Для ввода СВЧ-мощности в объем разработано и создано специальное устройство, согласующее волновое сопротивление ввода, выполненного через вакуумно-уплотненную антенну с петлей по магнитной связи, и коаксиальной линии, выходящей из магнетрона Такое устройство благодаря подстройке волнового сопротивления линии за счет перемещения элементов ввода со скользящей посадкой позволяет согласовывать ввод с плазменной нагрузкой

На основе литературных данных проведен анализ применимости в условиях нашего эксперимента классического одиночного зонда Ленгмюра и его модификации - двойного зонда Рассмотрено влияние магнитного поля на вольтамперную характеристику (ВАХ) зонда и представлены некоторые теории для учета этого влияния Описано влияние СВЧ полей на результаты измерений зондовым методом В результате проведенного анализа в качестве зондового метода диагностики в присутствии СВЧ и магнитных полей выбран метод двойного зонда Выбор данного метода измерений обусловлен тем, что

- электроды зонда расположены достаточно близко, поэтому при измерениях в СВЧ-плазме достигается значительное уменьшение действующего между ними переменного напряжения, и тем самым уменьшение искажения ВАХ в области плавающего потенциала,

- для двойного зонда определяющим является ионная часть ВАХ, влияние на которую СВЧ и магнитного полей незначительно,

- двойной зонд вносит меньшие возмущения в плазму, тк. ток ограничен ионным током насыщения, который много меньше электронного тока в одиночном зонде

Использование для питания катушек источника без стабилизации по току является причиной уменьшения со временем протекающего в них

тока из-за нагрева. Как следствие, меняется напряженность магнитного поля, т.е. положение резонансных поверхностей 875 Гс. Экспериментально было установлено, что время, при котором распределение поля (при измерениях в разных точках ловушки) меняется не более чем на ¡0%, составляет чуть больше 10 с, что является ограничением на время измерений параметров плазмы в установке.

Для измерений выбран осциллографический метод: на зонд от специального генератора подается переменное напряжение, оно же поступает на один из каналов осциллографа. На другой канал осциллографа подается падение напряжения на измерительном сопротивлении /?,„„, включенном в цепь зонда, которое пропорционально зондовому току. В качестве генераторов развертки напряжения на зонде использовался импульсный генератор с временем развертки 0,5-2 с (рис.2), позволяющий проводить измерения усредненных за импульс магнитного поля параметров плазмы. Измерения проводились с помощью

Рис.2. Схема и змерений в течение осциллог рамм тока (импульсы)

4-х канального цифрового осциллографа ТЕСПШЬИХ Т053034В с полосой пропускания 300 МГц. Синхронизация измерений производилась с моментом включения питания катушек магнитного поля. В силу большой индуктивности катушек магнитно? поле имеет фронт нарастания

Рис.3. Типичный вид

им пульса магнитного поля

и напряжения на зонде

~ 60 мс, поэтому одна из ветвей ВАХ, снимаемая непосредственно после запуска развертки, для определения параметров плазмы использоваться не может

Значения Л и С (см рис 2) подобраны таким образом, чтобы емкость С заряжалась до напряжения 110 В за 1с Предварительно при отключенных катушках магнитного поля конденсатор С заряжается до напряжения ~ -30 В Далее полярность источника меняется на противоположную, включается питание катушек магнитного поля, замыкается цепь зарядки конденсатора и снимается полноценная ветвь ВАХ Для разрядки конденсатора служит сопротивление R1 Вся описанная процедура повторяется заново с тем-отличием, что зонды в схеме меняются местами Погрешность измерений токов и напряжений с помощью такой схемы составляет ~ 5% Вид осциллограмм приведен на рис 3

Были разработаны 2 независимые системы перемещения зондов (см рис 1) с гибким приводом и наклонной осью вращения и с широким диапазоном перемещения (осевое направление и вращение относительно оси ввода движения) Точность позиционирования составляла ± 2 мм

В Главе III приведены результаты экспериментального исследования параметров плазмы на установке

Измерения проводились на аргоне и воздухе при давлении 8 10'6-2 10'5Тор За сепаратрисой сигнал с зонда был мал по сравнению с сигналом шума, поэтому измерения проводились главным образом внутри ограниченной сепаратрисой области Получаемые в процессе эксперимента ВАХ зонда имели различный вид внутри ловушки на ВАХ присутствовало явно выраженное насыщение ионного тока, при исследовании периферийной плазмы насыщение ионного тока было выражено неявно или вообще не достигалось (рис 4)

Эффект отсутствия наблюдаемого насыщения может быть связан с увеличением толщины слоя пространственного заряда вокруг зонда, из-за низкой плотности плазмы, и как следствие, перекрытием приэлектродных слоев в двойном зонде

Для подтверждения данного предположения был проведен эксперимент, показывающий зависимость вида ВАХ от концентрации плазмы Зонд ставился в область, где ВАХ имеет явно выраженное насыщение Уменьшался ток в катушках магнитного поля, вследствие чего уменьшался модуль напряженности магнитного поля при остающейся неизменной конфигурации При этом плотность плазмы в месте расположения зонда тоже уменьшалась из-за увеличения длины диффузии поперек магнитного поля Данный эксперимент показал, что по виду ВАХ можно судить о применимости метода двойного зонда в установке

Так как зонд контактирует с плазмой, то при своем перемещении он может влиять на результаты измерений Для выявления степени такого влияния внутри ловушки был установлен стационарный зонд, расположенный в той же части ловушки, что и подвижный зонд, и позволяющий проводить измерения в зависимости от положения подвижного зонда Влияние положения подвижного зонда на ВАХ стационарного зонда в пределах погрешности метода выявлено не было

Электронная температура Те вычислялась методом полулогарифмического графика, который менее чувствителен к выбору токов Как показывают результаты определения Те (рис 5), практически во всей зоне измерений за исключением области с магнитными силовыми линиями, замыкающимися на каркас основной катушки, электронная температура меняется незначительно и составляет» 10 ±3 эВ

|4°" I мкА

Рис 4 Ветви ВАХ двойного зонда в серии последовательных измерений' а)- внутри ловушки, б) - на оси и периферии

Температура ионов '/] экспериментально не измерялась, согласно литературным источникам н СВЧ разряде Т, может быть от комнатной {- 0,01эВ) [2] до 4-5 $6(3].

Рис.5. Распределение значений электронной температуры в ловушке при ее зондовом сканировании (однократная серия измерений)

Концентрация плазмы оценивалась греми различными способами: с помощью формулы Бома; итерационным способом, с использованием результатов точных теорий ионного тока на зонд, и аппроксимирующей формулой, где ионный ток имеет корневую зависимость от приложенного напряжения. Вычисления показали сходные результаты. В качестве основного метода расчета концентрации выбран итерационный метод.

] [ример измеренного пространственного распределения концентрации в ловушке при давлении р = 2- Ю" Тор представлен на рис.6. Из него видно, что плазма локализована внутри сепаратрисы, причем для некоторых областей (см. рис.бб) наблюдается более чем 20-ти кратный перепад концентрации внутри и снаружи сепаратрисы. Концентрация достигает значений выше критического, которое для частоты 2,45 ГГц составляет 7-10"^" и в самой ловушке меняется в диапазоне от

10№ см"5до 3,3- 10й СМ". При этом степень ионизации в области максимальной концентрации плазмы составляет величину - 0,5,

Рис.6. Распределение плотности плазмы в ловушке при давлении воздуха/9 = 2-10"3 Тор: а) в плоскости г -г, б) - в радиальном сечении при значении г — 130 мм

Полученной распределение концентрации в ловушке согласуется с данными одночастичного моделирования и Моделирования с учетом кулоновских столкновений (программы предоставлены Цвентухом М.М,).

Анализ спектра флуктуаций ионного тока на зонд показал наличие колебаний в моменты включения и выключения СВЧ генерации, спектральный анализ тока на зонд в квазистационарной фазе существования плазмы в области выше 1 кГц не выявил сколь нибудь заметных характерных частот.

В силу того, что для диагностики используются цилиндрические зонды, а Магнитная конфигурация установки «Магнетор» характеризуется сильной неоднородностью магнитного поля внутри ловушки, выражающейся, как в изменении величены его напряженности, так и направления, угол наклона зонда к силовым линиям магнитного поля может оказать влияние на результаты измерений. Ддя выявления этого влияния на результаты измерений были проведены измерения одиночным цилиндрическим зондом, а потом там же одиночным сферическим зондом. Условия эксперимента, материал зондов и их средний размер были одинаковы. Из-за формы сферического зонда из измерений исключается

угловая зависимость Эксперименты показали, что одиночный цилиндрический зонд в некоторых областях дает значение электронной температуры в 2 раза выше, чем сферический Явной зависимости от угла наклона оси зонда к силовым линиям и от величины магнитного поля выявлено не было Данные, полученные методом двойного зонда, хорошо согласуются с измерениями Гс одиночным сферическим зондом, на основании чего можно сделать вывод о корректности измерений двойным зондом электронной температуры

Время жизни плазмы в ловушке определялось по спаду ионного тока до нулевого уровня с момента прекращения СВЧ генерации Данный момент отсчитывался от начала спада анодного напряжения на магнетроне или по прекращению сигнала в цепи СВЧ диода (рис.7)

Рис 7 Изменение со временем характерных параметров в момент выключения СВЧ генерации 1 - анодное напряжение магнетрона, 2 — сигнал с СВЧ детектора, 3 - сигнал ионного тока с зонда

Время жизни плазмы при давлении воздуха р = 2 10"5Тор составило ~ 400 мкс

Относительное изменение сигнала с СВЧ-детектора при появлении плазмы позволило оценить поглощаемую в ней СВЧ мощность

на уровне ~ 200 Вт, при мощности генерации магнетрона 900 Вт, что согласуется с качественными результатами недавней работы по кинетическому моделированию ЭЦР плазмы [4] Данная оценка сделана в предположении, что плазма не влияет на распределение СВЧ в установке

Глава IV посвящена анализу экспериментальных данных и обсуждению результатов

Так как на установке пока нет альтернативных диагностик для измерения концентрации и температуры плазмы, то о корректности результатов проведенных измерений можно судить, сравнив полученные данные с результатами измерений на других установках, работающих в похожих условиях Под похожими условиями подразумеваются низкие давления (<10"4Тор) и создание плазмы с помощью СВЧ излучения частотой 2,45ГГц в магнитном поле

Такое сравнение показало, что

а) концентрация плазмы выше критической величины при указанных условиях на других установках была подтверждена другими методами диагностики [5],

б) доля запертых горячих электронов (с энергией более 10 кэВ) [6], наличие которых было зарегистрировано рентгеновскими измерениями, в «Магнеторе» может быть сравнительно небольшой Последнее связано с тем, что линии области, где электроны имеют резонанс в области минимума поля (рис 8), в основном замыкаются на бандаж внутренней катушки и имеют небольшое пробочное отношение П< 1,5 Кроме того, не наблюдается медленного распада плазмы -10100 мс [6,7] после выключения источника СВЧ излучения, обусловленного наличием значительной группы быстрых электронов Поэтому, несмотря на наличие «нетермического» электронного хвоста в ФРЭЭ, обусловленного СВЧ нагревом частиц, предположение о максвелловской

Катушки Область где электроны магнитного имеют резонанс в

где электроны имеют резонанс в минимуме магнитного поля

функции распределения электронов по энергиям (ФРЭЭ) дает корректную оценку электронной температуры

Были сделаны оценки характерных частот процессов в плазме, которые показали сильную замагниченность электронов и незамагниченность ионов Экспериментальное время распада плазмы может быть описано процессом амбиполярной диффузии при условии, что температура ионов составляет ~ 1 эВ Оценки показали также, что распад плазмы может проходить за счет нескольких процессов амбиполярной диффузии, гибели частиц на бандаже внутренней катушки из-за наличия на нем силовых линий магнитного поля и наличия турбулентных переносов

Из полученных распределений концентрации и температуры было рассчитано распределение плазменного давления в установке Учитывая свойство квазинейтральности плазмы, отсутствие большой популяции высокоэнергетичных электронов и в предположении большого отрыва в установке электронной температуры от температуры ионов, плазменное давление выражается произведением ионной концентрации на электронную температуру

Определенный таким образом экспериментальный профиль

давления сравнивался с конвективно-устойчивыми профилями давления,

вычисленными с помощью разработанного Цвентухом М М двумерного численного кода Е8РН1В, в котором решается

самосогласованная модель на

Рис 9 Направление т,

^ , „ основе уравнения Грэда-

рассматриваемых профилен

Шафранова с распределением давления согласно критерию Б Б Кадомцева [1]

На рис 9 представлены направления сравниваемых профилей Соответствующие этим направлениям распределения давления показаны на рис 10

Профиль А (см рис 10) хорошо согласуется с теоретическим изотермическим профилем, сравнение с которым оправдано тем, что измеренная температура слабо меняется в ловушке Профиль О резко спадает к сепаратрисе и близок теории Профили В и С явно обусловлены потоком плазмы, и из них можно определить его пространственные параметры

Р, 10"эВ/см' р. 10"эВ/см'

2, ММ

Рис 10 Профили давления

экспериментальный, —о— теоретический изотермический, у = 1, -А- теоретический адиабатический, у = 5/3

Видно согласие экспериментальных данных с критерием конвективной устойчивости Кадомцева, отличие обусловлено диффузией плазмы в областях слабого магнитного поля вблизи сепаратрисы

В связи с тем, что плазма локализована в области ловушки, полученное плазменное образование может быть также использовано в

качестве эмиттера заряженных частиц для получения управляемых ионных потоков при облучении образцов в технологических установках

Основные результаты работы:

1 Создана и запущена установка, реализующая новую бидипольную магнитную конфигурацию, в которой магнитная система расположена внутри занимаемого плазмой объема

2 Получена низкотемпературная СВЧ плазма объема ~30л при давлении 10'5 Тор и резкой стабильной границей, соответствующей магнитной сепаратрисе

3 Созданы устройства для диагностики плазмы и предложена методика измерения ее параметров в ловушке бидипольной конфигурации с сильно неоднородным магнитным полем и СВЧ генерацией плазмы Показана область применимости использования выбранного метода измерений

4 Экспериментально показано, что перемещение зонда не влияет на измерения параметров получаемой плазмы в пределах погрешности самого метода, а также то, что использование схемы двойного зонда дает корректные значения измеряемой температуры

5 Показано, что плазма локализована внутри ловушки, причем для некоторых областей наблюдается 20-ти кратный перепад давления Полученная плазма характеризуется высокой степенью максимальной ионизации - 0,5, достигая плотности выше критической для используемой частоты излучения Электронная температура составляет ~ 10 эВ

6 Получено, что время распада плазмы в ловушке составляет ~ 400 мкс

7 Проведено качественное сравнение экспериментально полученных профилей давления плазмы в ловушке с расчетными критическими профилями, которое показало, что получаемая плазма обладает устойчивым профилем давления

Основные результаты, полученные автором, опубликованы в следующих работах

J Крашевская Г В Зондовая диагностика плазмы для магнитной ловушки с генерацией плазмы СВЧ излучением // Материалы III Российского семинара "Современные средства диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окружающей среды" М МИФИ 29-30 ноября 2001

2 В В Вайтонис, Г В Крашевская, Г В Ходаченко Зондовые измерения в плазме разряда низкого давления в присутствии СВЧ и магнитных полей // XI Конференция по физике газового разряда Рязань, 2002 Тезисы докладов Ч 2 С 13

3 Бердникова М М , Вайтонене А М , Вайтонис В В , Крашевская Г В , Курнаев В А , Ходаченко Г В Техника и результаты зондовых измерений на установке «Магнетор» // Материалы IV семинара «Современные средства диагностики и их применение для контроля веществ и окружающей среды» Москва, 2003 С 58-59

4 Бердникова М М , Вайтонене А М , Вайтонис В В , Ивашин С В , Крашевская Г В , Курнаев В А , Пастухов В П , Перелыгин С Ф, Самитов М А , Ходаченко Г В Установка для удержания плазмы полем двух кольцевых катушек с током // ВАНТ Сер Термоядерный синтез Вып 1 2003 С 22-27

' 5 Вайтонис В В , Вовченко Д Е ,' Крашевская Г В , Курнаев В А, Ходаченко Г В Начальная стадия формирования разряда в СВЧ плазме, удерживаемой магнитным полем при низких давлениях // Тезисы докладов XXXI Звенигородской конференции по физике плазмы и УТС Звенигород, 2004 С 110

6 ММ Бердникова, А М Вайтонене, В В Вайтонис, Д Е Вовченко, С В Ивашин, М В Колтунов, Г В Крашевская, В А Курнаев, Г В Ходаченко, М М Цвентух // Исследования удержания плазмы и распределения параметров в ловушке двух дипольной конфигурации «Магнетор», тезисы докладов XXXII Звенигородской конференции 2005г

7 Вайтонене А М , Вайтонис В В , Вовченко Д Е, Крашевская Г В , Курнаев В А , Ходаченко Г В , Цвентух ММ// Зондовые исследования гранично-устойчивого профиля плазмы в бидипольной ловушке «Магнетор» XI Всероссийская конференция «Диагностика высокотемпературной плазмы» г Троицк, Московской области Тезисы докладов 2005 С 109-111

8 Krashevskaya G V , Khodachenko G V , Kurnaev V A , Tsventoukh MM// Investigation of Microwave Plasma in Magnetic Trap "Magnetor" Proceedings of Vl-th INTERNATIONAL WORKSHOP on MICROWAVE DISCHARGES Fundamentals and Applications, M -2006 P 223

9 Вайтонене A M, Вайтонис В В., Вовченко Д Е , Крашевская Г В , Курнаев В А , Ходаченко Г В , Цвентух ММ// Исследование плазмы в ловушке «Магнетор» при вариации магнитной конфигурации и СВЧ питания XXXIII-я Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС 13-17 Февраля Москва 2006 С 61

10 ММ Бердникова, ДЕ. Вовченко, Г В Крашевская, В А Курнаев, Г В Ходаченко, М М Цвентух // Особенности СВЧ-разряда низкого давления в замкнутой магнитной конфигурации Материалы XIII научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника» М МИЭМ 2006 С 177-180

11 Вовченко Д Е, Крашевская Г В , Курнаев В А , Ходаченко Г В , Цвентух ММ// Исследование профилей давления плазмы в магнитной ловушке «Магнетор» // ВАНТ Сер Термоядерный синтез Вып 4 2006 С 22-27

12. М М Бердникова, Вайтонене А М , Вайтонис В В , Д Е Вовченко, Г В Крашевская, С В Ивашин, В А Курнаев, С Ф Перелыгин, Г В Ходаченко// Установка «Магнетор» Препринт МИФИ 004-2006,М, 2006,-40с

Ссылки на литературу в автореферате

1 Кадомцев Б Б // О конвективной неустойчивости плазмы Физика Плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций - М изд-во АН СССР, 1958 Т 4 - С 380

2 Энциклопедия ФНТП / Под ред В Е Фортова // М «Наука», 2000 ТИ С 165

3. ИВ Москаленко, Н А Молодцов, В А Жильцов, А А Сковорода Измерение эффективной температуры ионов аргона методом лазерной спектроскопии в плазменном нейтрализаторе ПН-3 Физика Плазмы, Том 30, номер 5,2004 С 469

4 A Girard, С Pernot, and G Melin // Modeling of electron-cyclotron-resonance-heated plasmas // Phys Rev E Vol 62, No 1 July 2000 P 1182

5 N Mahdizadeh, F Greiner, M Ramisch, V Stroth, W Guttenfelder, С Lechte, К Rahbarnia //Comparison of Langmuir and emissive probes as diagnostics for turbulence studies in the low-temperature plasma of the torsatron TJ-K// Plasma Phys Control Fusion 47 (2005) P 569-579

6 Levitt В, Maslovsky D, and Mauel ME// Measurement of the global structure of mterchange modes driven by energetic electrons trapped m a magnetic dipole Phys PI 2002 VI №9,P 2507

7 Levitt В , Maslovsky D , and Mauel ME// Suppression of nonlinear frequency-sweeping of resonant interchange modes in a magnetic dipole with applied radio frequency fields //Phys Plasmas, V 10, N 5, (2003) P 1549-1555

Тираж 400 экз

Подписано в печать {Q 03 2007 Формат 60x84 1/16 Заказ № у

Московский инженерно-физический институт (государственный университет) Типография МИФИ 115409, Москва, Каширское ш , 31

Введение.

Глава I. Литературный обзор.

1.1. Теоретические предпосылки созданию установок с магнитной системой расположенной внутри занимаемого плазмой объема

1.2. Тороидальные системы с мультипольными кольцами.

1.3. Системы с вращательным преобразованием.

1.4. Дипольные магнитные ловушки.

1.5. Постановка задачи.

Глава II. Экспериментальная установка и средства диагностики.

II. 1. Описание установки.

II. 1.1. Вакуумная система и система напуска газа.

II. 1.2. Магнитная система.

II. 1.3. Система создания и ввода СВЧ-мощности в объем.

II.2. Система зондовой диагностики.

II.2.1. Выбор метода диагностики.

11.2.1.1. Область применимости зондовых методов

11.2.1.2. Случай отсутствия внешних магнитных и СВЧ полей.

II.2.1.2.1. Одиночный зонд.

II.2.1.2.1. Двойной зонд.

11.2.1.3. Случай наложения внешнего магнитного поля.

И.2.1.4. Случай наличия СВЧ-полей.

11.2.1.4.1. Потенциал детектирования.

11.2.1.4.2. Зондовые измерения при наличии

СВЧ полей в плазме.

II.2.1.5. Выводы.

II.2.2. Конструкции зондов и систем их перемещения.

11.2.3 Экспериментальное определение временного интервала для измерения характеристик плазмы.

11.2.4 Выбор электрической схемы зондовых измерений.

Глава III. Зондовые и рентгеновские измерения параметров плазмы СВЧ разряда в установке.

III. 1. Эксперимент по измерению профилей концентрации и температуры внутри ловушки.

111.2. Применимость метода двойного зонда.

111.3. Эксперимент по выявлению влияния положения подвижного зонда на результаты измерений.

111.4. Эксперимент по выявлению влияния угла наклона зонда к силовым линиям магнитного поля на результаты измерений.

111.5. Время жизни плазмы в ловушке.

111.6. Колебания в плазме.

111.7. Оценка поглощенной мощности СВЧ.

111.8. Рентгеновские измерения.

Глава IV. Обсуждение результатов.

IV. 1. Оценки параметров плазмы и погрешности в определении концентрации.

IV.2. Оценка времени распада плазмы за счет упругих столкновений.! 11 IV.3. Сравнение плазменных параметров с исследованиями на других установках.

IV.4. Анализ распределения плотности плазмы в ловушке.

IV.5. Сравнение экспериментальных профилей плазменного давления с критическими конвективно-устойчивыми профилями.

Перспективы термоядерных исследований неразрывным образом связаны с изучением фундаментальных проблем, отражающих вопросы удержания изолированной плазмы. Задачей магнитного удержания плазмы является получение локализованного сгустка плазмы посредством создания градиентов давления. Градиент давления предполагает диффузию и охлаждение плазмы, однако диффузионного времени удержания в магнитном поле может быть вполне достаточно для реализации термоядерной реакции. Осложнение вызывают быстрые потери плазмы через макроскопические неустойчивости. Времена потери плазмы в случае крупномасштабной неустойчивости значительно меньше диффузионного времени.

В случае быстрых процессов наиболее жесткую оценку для порога появления неустойчивости в системе дает анализ в МГД приближении в пренебрежении диссипативными процессами (в силу малых времен). Условия устойчивости для плазмы с бесконечной проводимостью удовлетворяются столь просто, что почти нет стимулов к исследованию каких-либо систем, отличных от простейших устройств со стабилизацией с помощью шира. Однако оказалось, что введение в гидромагнитную теорию очень малого, но конечного столкновительного сопротивления приводит к существенной дестабилизации (причем могут развиваться топологически новые виды возмущений). Вследствие этого теория предсказывает меньшую эффективность стабилизации при помощи шира в столкновительной плазме при неблагоприятном градиенте магнитного поля VB. Более того, даже в бесстолкновительном режиме «конечная проводимость» плазмы в отсутствие VB приводит к возможности раскачки неустойчивости «желобкового» типа при градиенте плотности Vn, соответствующем уменьшению плотности плазмы от оси системы, т.е. к универсальной неустойчивости [1, 2]. Эффекты «конечной проводимости» здесь обусловлены развитием звуковых волн и затуханием Ландау.

Равновесие и устойчивость плазмы в рамках идеальной МГД впервые были рассмотрены в работах Розенблюта и Лонгмайра [3], Кадомцева [4] и Бернштейна, Фримана, Крускала, Кульсруда [5]. В них получены условия устойчивости от наиболее опасных - конвективных возмущений.

Приоритет в области достижения термоядерных параметров, в связи с получаемыми результатами удержания, в данное время принадлежит установкам токамак JET (UK), Asdex U (DE), Tore Supra(FR), а также стационарным конфигурациям стеллараторов Wendelstein 7Х (De), LHD (Jap). Подобного рода установки обладают достаточно сложной геометрией магнитного поля и повышенными требованиями к её реализации. Ещё одно направление магнитного удержания плазмы основывается на конфигурациях, в которых магнитная система расположена внутри объема, где создается плазма. Удержание и МГД-устойчивость плазмы в таких магнитных конфигурациях базируется на относительно нетрадиционных для лабораторных систем принципах, опирающихся на стремление плазмы к самоорганизации, выражающееся в самосогласованном поддержании конвективно-устойчивого профиля давления.

Критерий конвективной устойчивости был получен Б.Б. Кадомцевым [4], и согласно ему плазма может быть устойчива относительно перестановочных - конвективных возмущений, если градиент давления плазмы не выше значения определяемого магнитной конфигурацией

VPVU < yP{VU)2l\U\, где U = -jdl/В интеграл вдоль силовои линии магнитного поля, у - показатель адиабаты. Данный критерий применим только для систем с замкнутыми силовыми линиями магнитного поля.

Характерно, что если источник плазмы заполняет область магнитной конфигурации, окруженную сепаратрисой (силовой линии магнитного поля, проходящей через нуль магнитного поля), то давление плазмы может быть равно нулю на сепаратрисе без потери устойчивости. Это качественно, можно объяснить, рассмотрев движение плазменной трубки в область меньшего магнитного поля в результате диамагнетизма плазмы. При быстром перемещении трубок силовых линий с плазмой в силу свойства вмороженности магнитного поля сохраняется поток магнитного поля sB, (5 -сечение трубки, В - индукция магнитного поля) и так как сепаратриса содержит точки с нулем поля В = 0, то при перестановке сечение трубки s должно быть бесконечным. На практике сложно переоценить значение такого результата, так как это позволяет не много не мало создать устойчивую плазменную конфигурацию с полным отрывом плазмы от стенок. Особенность конвективно-устойчивого профиля давления в том, что для устойчивости не должно быть превышения критической величины градиента давления во всей конфигурации вплоть до сепаратрисы. В реальности профиль давления будет искажаться диффузией плазмы через сепаратрису, и поэтому стационарный профиль будет более пологим, чем без диффузии.

В МИФИ (ГУ) в феврале 2003 г был произведен физический пуск бидипольной ловушки «Магнетор»[6], относящейся к классу установок, магнитная система которых расположена внутри занимаемого плазмой объема. В установке реализована новая магнитная конфигурация, создаваемая двумя токовыми кольцами, токи в которых имеют противоположное направление, и вследствие этого имеющая сепаратрису -магнитную силовую линию, проходящую через нуль магнитного поля. Основное токовое кольцо и дополнительное внешнее кольцо, поджимающее поле основного, находятся на одной оси и имеют общий центр. Сепаратриса разделяет замкнутые вокруг основного кольца силовые линии магнитного поля от линий замыкающихся снаружи от него. Удержание плазмы происходит внутри области ограниченной сепаратрисой. Между токовыми кольцами образуется магнитная пробка, в которой расположены опоры внутреннего кольца. Возможность расположения опор в магнитной пробке является одним из важных моментов в новой магнитной конфигурации, который существенно упрощает конструкцию установки, являясь альтернативным использованию левитирующего кольца решением для исключения гибели частиц на опорах системы

Такая конфигурация с отрывом плазмы от стенок важна для исследования в качестве компактной ловушки, которая содержит области с малым полем. В геометрии дипольной магнитной ловушки, в которой плазма удерживается только полем левитирующего кольца с током (установка LDX), конвективная устойчивость плазмы также обусловлена достаточно плавным градиентом давления, однако области с малым полем достаточно удалены от основной зоны удержания и играют второстепенную роль.

Изучение профиля распределения плазмы в установке «Магнетор» по направлению к сепаратрисе может показать, выполняется ли в данной, значительно более компактной, чем дипольная) конфигурации критерий конвективной устойчивости Кадомцева.

На первой стадии изучения плазмы в магнитной ловушке «Магнетор» для генерации плазмы использован электронно-циклотронный резонанс на частоте 2,45 ГГц. Такой метод относительно просто реализуем, и позволяет создавать плазму непосредственно в зоне предполагаемого удержания.

Для изучения характера пространственного распределения параметров образованной в ловушке «Магнетор» плазмы использован зондовый метод как обеспечивающий локальные измерения в ловушке небольших размеров с сильно неоднородным магнитным полем. Применение зондового метода предполагает также обоснование корректности его использования ввиду возможного возмущения зондом плазменного образования.

Целью работы является получение и исследование плазмы в установке «Магнетор», что также подразумевает: обоснование и создание системы зондовой диагностики для измерений параметров плазмы в присутствии СВЧ и магнитных полей; измерение пространственного распределения концентрации и электронной температуры плазмы в ловушке, изучение на основе полученных данных вопроса о выполнении критерия конвективно-устойчивого профиля давления в такой системе.

Научная новизна работы заключается в том, что: осуществлен физический пуск установки, реализующей новую бидипольную магнитную конфигурацию; получена СВЧ плазма объемом ~30л при давлении 10° Тор, характеризующаяся высокой степенью ионизации и резкой стабильной границей; с помощью созданной системы зондовой диагностики впервые в установке бидипольной конфигурации измерены профили концентрации плазмы и электронной температуры; проведено сравнение экспериментальных профилей плазменного давления с конвективно-устойчивыми критическими профилями и показано их качественное согласие.

Практическая ценность

Результаты работы могут быть использованы:

- при разработке альтернативных систем для магнитного удержания термоядерной плазмы с высоким значением бета,

- при разработке эффективных реакторов СВЧ плазмы для новых плазменных технологий;

- в системах диагностики технологической плазмы.

На защиту выносятся: устройство магнитной ловушки бидипольной конфигурации «Магнетор» и способ создания плазменного образования в ней; методика измерений пространственного распределения параметров плазмы в ловушке бидипольной конфигурации с неоднородным магнитным полем и СВЧ генерацией плазмы и созданные для этого устройства, измеренные пространственные распределения плотности и электронной температуры плазмы в ловушке бидипольной конфигурации; результаты сравнения экспериментально полученных профилей давления плазмы с расчетными конвективно устойчивыми профилями давления.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях:

• Научные сессии МИФИ, 2001,2003,2004гг.

• III, IV, V российские семинары "Современные средства диагностики плазмы и их применение для контроля веществ и окружающей среды" Москва, МИФИ, (2001,2003, 2006).

• XI конференция по физике газового разряда. Рязань 2002

• 1-я и 2-я Курчатовская молодёжная научная школа, 2003, 2004гг.

• Школа-семинар «Фундаментальные проблемы приложений ФНТП», 2003, Шотозеро, Карелия

• XI Всероссийская конференция «Диагностика высокотемпературной плазмы» г. Троицк, Московской области, 2005г

• XXXI, XXXII, XXXIII Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС, 2004, 2005, 2006гг.

• VI-th INTERNATIONAL WORKSHOP on MICROWAVE DISCHARGES: Fundamentals and Applications, Zvenigorod, 10-15 September 2006.

• XIII научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника», Сочи, 2-10 октября 2006.

• Всероссийскмй семинар «Получение, исследование и применение низкотемпературной плазмы» им. проф. JI.C. Полака (ИНХС РАН, заседание № 369, 2007 г.)

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 141 странице, содержит 82 рисунка, 2 таблицы и список литературы из 75 наименований.

Заключение

Отметим основные результаты, полученные в рамках данной диссертационной работы:

1. Создана и запущена установка, реализующая новую бидипольную магнитную конфигурацию, в которой магнитная система расположена внутри занимаемого плазмой объема.

2. Получена низкотемпературная СВЧ плазма объема ~30л при давлении 10"5 Тор и резкой стабильной границей, соответствующей магнитной сепаратрисе.

3. Созданы устройства для диагностики плазмы и предложена методика измерения ее параметров в ловушке бидипольной конфигурации с сильно неоднородным магнитным полем и СВЧ генерацией плазмы. Показана область применимости использования выбранного метода измерений.

4. Экспериментально показано, что перемещение зонда не влияет на измерения параметров получаемой плазмы в пределах погрешности самого метода, а также то, что использование схемы двойного зонда дает корректные значения измеряемой температуры.

5. Показано, что при низких давлениях рабочего газа плазма локализована внутри ловушки, причем для некоторых областей наблюдается 20-ти кратный перепад давления. Полученная плазма характеризуется высокой степенью максимальной ионизации ~ 0,5, достигая плотности выше критической для используемой частоты излучения. Электронная температура составляет ~ 10 эВ.

6. Получено, что время распада плазмы в ловушке составляет ~ 400 мкс. Оценки показали также, что распад плазмы может проходить за счет нескольких процессов: амбиполярной диффузии; гибели частиц на бандаже внутренней катушки из-за наличия на нем силовых линий магнитного поля и наличия турбулентных переносов. 7. Проведено качественное сравнение экспериментально полученных профилей давления плазмы в ловушке с расчетными критическими профилями, которое показало, что получаемая плазма обладает устойчивым профилем давления. ♦♦

В заключение автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю профессору Валерию Александровичу Курнаеву, за активную поддержку и помощь в подготовке диссертации, Георгию Владимировичу Ходаченко за конструктивную критику и полезные советы, Цвентуху Михаил Михайловичу за предоставление программ численного моделирования поведения плазмы в магнитной конфигурации «Магнетора» и помощь в обсуждении полученных результатов.

1. Галеев А. А., Ораевский В. Н., Сагдеев Р. 3., ЖЭТФ, 44, вып. 3, 903 (1960).

2. Кадомцев Б. Б., Тимофеев А. В., ДАН СССР, 146. 581 (1962).

3. Rosenbluth М. N., Longmire С L., Ann. Phys., 1,120 (1957).

4. Кадомцев Б.Б. // Магнитные ловушки для плазмы. Физика Плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций. М.: изд-во АН СССР, 1958. Т.4. - С.353.

5. Kulsrud R.M., в книге: «Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research», Vol. 1,1.A. E. A., Vienna, 1966, p. 127.

6. Брагинский С.И., Кадомцев Б.Б.// Стабилизация плазмы с помощью охраняющих проводников. Физика Плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций. М.: изд-во АН СССР, 1958. Т.З. - С.300.

7. Кадомцев Б.Б. // О конвективной неустойчивости плазмы. Там же. Т.4. -С.380.

8. Ohkawa Т., Kerst D. W., Phys. Rev. Lett., 7,41 (1961).

9. Dory R. A., Kerst D. W., Meade D. M., Wilson W. E., Erickson С W., Phys. Fluids, 9, 997 (1966).

10. Ohkawa Т., Schupp A. A., Yoshikawa M., Voorhies H. С, в книге: «Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research», Vol. 2, I. A. E. A, Vienna, 1966, p. 531.

11. YoshikawaS., Meade D., Bull. Amer. Phys. Soc, Ser. 2, 12,494 (1967).

12. З.Морозов А.И., Савельев В.В. // О Галатеях ловушках с погруженными в плазму проводниками // УФН Т. 168. №11. Ноябрь 1998 С. 1153.

13. Морозов А.И., Бугрова А.И., Бишаев A.M., Невровский В.А., Письма в ЖТФ, 1999, т.25, вып. 17, с. 57

14. Tuck J. L„ Nature, 127, 863 (1960).

15. Фюрт Г.// Стабилизация плазмы в тороидальных системах с помощью минимума среднего В. Физика высокотемпературной плазмы. М.: изд-во МИР , 1972. Т.З. С. 173.

16. Yoshikawa S., Christensen U. R., Phys. Fluids, 3, 2295 (1966).

17. Ware A. A., Phys. Fluids, 7, 2006 (1964).

18. Furth H. P., Killeen J., Rosenbluth M. N., Bull. Amer. Phys. Soc, Ser. 2, 11, 549(1966).

19. Кадомцев Б. Б., ЖЭТФ, 40, 328 (1961).

20. Freis R., Furth H. P., Killeen J., Hartman С W., Bull. Amer. Phys. Soc, Ser. 2, 12, 765(1967).

21. Birdsall D. H., Briggs R. J., Colgate S. A., Furth H. P., Hartman С W., в книге: «Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research», Vol. 2, I.A.E.A., Vienna, 1966, p. 291.

22. Hasegava A. / Comm. Plasma Phys. and Controll. Fusion. 1987. V. 1. P. 147.

23. Levitt В., Maslovsky D., and Mauel M. E. // Measurement of the global structure of interchange modes driven by energetic electrons trapped in a magnetic dipole. Phys. PI. 2002 V.l. №.9, P.2507

24. Levitt В., Maslovsky D., and Mauel M. E. // Observation of Nonlinear Frequency-Sweeping Suppression with rf Diffusion. Phys. Rev. Lett., 90,18 (2003) P.26.http://www.psfc.mit.edu/Idx27.http://www.ppl.k.u-tokyo.ac.jp/RTlnews/rtl.html

25. Z. Yoshida et a/., IAEA Fusion Energy Conference. Yokohama. 1998.

26. Takuya Goto, Eiichi Yatsuka, Junji Morikawa and Yuichi Ogawa //Plasma Production by Electron Cyclotron Heating on the Internal Coil Device Mini-RT. Japanese Journal of Applied Physics Vol. 45, No. 6A, 2006, pp. 51975202

27. Morozov A.I., Pastukhov V.P., Sokolov A.Yu. // Proc. of the workshop on D-3He based reactor studies. Moscow: Kurchatov Atomic Energy Institute, 25 Sept.-2 Oct. 1991. paper 1C1.

28. Попович П.А., Шафранов В.Д. // Физика Плазмы. 2000. Т 26. №6, С. 519.

29. Бугрова А И и др. // Письма в ЖТФ 20 (19) 51 (1994)

30. Хохлов Ю.Н. // Магнетрон. Изд-во Знание.М: 196634.www.telemaster.ru

31. Asmussen J.,. Grotjohn Т. A, PengUn Мак, Perrin М. A// The Design and Application of Electron Cyclotron Resonance Discharges. IEEE Transactions On Plasma Science. Vol. 25, No. 6, December 1997

32. Langmuir I., Blorgett K. Phys. Rsv., 22, 347 (1923); 23, 49 (1924).

33. Langmuir I., Mott-Smith H. Gen. Electr. Rev., 27, 449, 538, 6 I 6, 762, 810 (1924).

34. Tonks L., Langmuir I. Phys. Rev., 27, 876 (1929).

35. Алексеев Б.В., Котельников B.A. "Зондовый метод диагностики плазмы" М.:ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1988, стр.43-44.

36. Козлов О.В. "Электрический зонд в плазме. " М.: Атомиздат,1969.

37. Лен Ф.// Диагностика плазмы / Под ред. Хаддлстоуна Р.,Леонарда С.М.: Мир, 1967,С.

38. Лебедев Ю.А. Зондовая диагностика плазмы пониженного давления: учебное пособие. М.: МИФИ, 2003.

39. Чан П., Талбот Л., Турян К. Электрические зонды в неподвижной и движущейся плазме. М.: Мир, 1978.

40. Mott-Smith Н., Langmuir I. //Phys. Rev., 1926, 28, N5, 727.45.3ахаров Ю.П."Основы метода зондовых измерений в плазме" ЭНТП под редакцией акад. В.Е.Фортова, М: НАУКА, МАИК «НАУКА/ИНТЕРПЕРИОДИКА», 2000, вв.т.И, стр.463-462.

41. Иванов Ю.А., Лебедев Ю.А., Полак Л.С." Методы контактной диагностики в неравновесной плазмохимии. " М.: Наука, 1981

42. Фетисов И.К. "Пристеночный зонд в магнитном поле"

43. Bohm D., Burhop E.H.F., Massey H.F.W// Characteristics of electrical Discharges in Magnetic fields Ed. by A. Cuthrie & R. Wakerlink, N.Y. 1949.

44. P. Stangeby, Plasma Diag., 1989, v.2, chapter 5, Academic Press, New-York 50.I.H. Hutchinson « Principles of plasma diagnostics», Cambridge Univ.1. Press, New-York, 1987.

45. R. Bundy and D. Manos, J.NucI. Mater, 1984, v. 121, p.41.

46. K. Guenter, J.Nucl. Mater, 1990, v. 176-177, p.236.

47. P. Stangeby, J. Phys., 1982, D15, p.1007

48. Sugawara M. Electron probe current in a magnetized plasma // Phys. Fluids/ 1966. № 9 p.757-761.

49. Brown I.C., Compher A.B., Kunkel W.B. Response of a magnetized plasma//Ibid. 1971. № 14 p.1377-1381.

50. A.A. Иванов «Физика химически активной плазмы» «Физика плазмы», 1975, т.1,вып.1, стр.147.

51. Лебедев Ю.А." Электрические зонды в неравновесной плазме" В кн. : Низкотемпературная плазма /Т9/Электрические зонды в неравновесной плазме/ Под ред. Жукова М.Ф., Овсянникова А.А.: ВО "НАУКА" Новосибирск, 1994

52. Бабарицкий А.И., Иванов А.А., Шапкин В.В. «Плазменные центрифуги» «Химия плазмы». Вып.4.3

53. S. Cohen, J.Nucl. Mater, 1978, v. 76-77, p.68

54. Райзер Ю.П., Шнейдер М.Н., Яценко Н.А. "Высокочастотный емкостной разряд. " М.: Изд-во Моск. физ.-техн. ин-та; Наука Физматлит.

55. Левицкий С.М. /ЖТФД957, т.27 с.970

56. Федеральные санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы. СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96.

57. Энциклопедия ФНТП / Под ред. В.Е. Фортова // М.: «Наука», 2000. TII. С. 165.

58. А. Girard, С. Pernot, and G. Melin // Modeling of electron-cyclotron-resonance-heated plasmas // Phys. Rev. E Vol. 62, No. 1 July 2000. P 1182

59. Сторм Э., Исраэль Х.//Сечения взаимодействия гамма-излучения. М.: Атомиздат, 1973

60. А.Н. Завилопуло, Ф.Ф. Чипев, О.Б. Шпеник // Ионизация молекул азота, кислорода, воды и двуокиси углерода электронным ударом вблизи порога// Журнал технической физики, 2005, том 75, вып. 4, С. 19-24.

61. И.В.Москаленко, Н.А.Молодцов, В.А.Жильцов, А.А.Сковорода Измерение эффективной температуры ионов аргона методом лазерной спектроскопии в плазменном нейтрализаторе ПН-3 Физика Плазмы, Том 30, номер 5,2004. С.469.

62. Райзер Ю. П. Физика газового разряда. М.: Наука 1987.

63. Брагинский С.И. /Явления переноса в плазме. В кн.: Вопросы теории плазмы. М., Госатомиздат, 1963, Вып. 1С. 183-274

64. A Iwamae, T Sato, Y Horimoto, К Inoue, T Fujimoto, M Uchida, T Maekawa //Anisotropic electron velocity distribution in an ECR heliumplasma as determined from polarization of emission lines //Plasma Phys. Control. Fusion 47 (2005) L41-L48.

65. R.A.Dandl et al, Nucl. Fusion 4,344 (1964)

66. H.Ikegami et al // Shell structure of a hot-electron plasma// Phys. Rev. Lett. 19,778(1967)

67. Garnier et al, Phys. Plasmas, 13,056111 (2006).

68. Арсенин B.B., Куянов А.Ю. // Физика Плазмы. 2001. Т.27. №8 С.675.