Стабилизация низкочастотных колебаний неодносвязной плазмы разширением магнитного поля в аксиально-симметричных системах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

' ХАРК1ВСЬКЙИ ДЕРЖАВНИИ УН1ВЕРСИТЕТ

СЛ .

На правах рукогшсу

Б1ТНАЯ 1ркна Олександр1вна

СТАБ1Л13АЦ1Я НИЗЬКОЧАСТОТНИХ КОЛИВАНЬ НЕОДНОЗВ'ЯЗНОГ Ш1А&ЧИ ЩРОМ МАГИ 1ТНОГО ПОЛЯ В АКСИАЛЫГО-СШЕТРИЧШК ' СИСТЕМАХ

Спец!альн!сть 01.04.08. - ф|зика та х1м!я плазми

Автореферат диоертац!I на здобуття паукового ступени' кандидата ф!зико-математичних наук

Харк1в-1993

1 г

Диоертац1я е рукопис.

Робота виконана в. Харк1вському державному ун1веройтет1 Науковий кар1 вник: доктор ф1зико-математичних наук, доцент Лапшин'Володимир 1лл1ч

0ф1ц1йн1 опоненти: доктор ф!зико-математичних наук Падалка Валентин Глебович (Харк1вський ав1ац1йний 1нститут)

кандидат ф!зико-математичних наук Соо1патров Михайло Васильевич (НФГЦ АН УкраТни) ' , •

Пров1дна орган1зац!я: Нац1ональний науковий центр, Харк1вський-Ф1зико-техн1чний 1нститут АН УкраТни

Захист дисертац! Т в1дбуд>эться ",•-" ('¿С'Хг'р-f 1993 р. o lS годин! на зас1данн1 спец!ал IзованноТ вчено! ради Д 053.06.01 Харк1вського державного ун!вврситету ( 3I0I08, Харк1в-108, пр.Курчатова, 31, ауд.301 ). 3 дисертац1ею можна ознайомитися в Ценральн1й науков1й б1бл1отец1 ХДУ. ~ ■ А о

Автореферат роз!оланий ". " Wlf-îyM.. 1993 р.

Вчений секретер /./ / f Р ^

спец1ал1зовано! вчено! ради М.О. Азаренков

ЗАГАЛЪКА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальн1сть теми. Вакливою проблемою утркмування плазми в уловлювачах, як1 використовуються для розв'язання задач керованного термоядерного синтезу та в технолог!чних процесах, а пошук способ!в отаб!л1зац1! штзкочастотних кол!шань плазми. Кизькочастотн! коливашш в таких пристроях звичайно призводять до великомасштабних зм1н у.повед!нц! плазми. В запропонован1й робот1 доел!джуаться довгий дзеркальниЯ уловлювач, зхильшй до збудження у плазм! нолобкових коливань з модою т м I, а такок пристрШ типу стац1онарного магнетронного д!оду в реким! збудження низькочастотних коливань. Використання такого плазмового (пжэктора ефективно як в проблем1 керованого термоядерного синтезу (дл^" заповнення уловлювач!в), так I для створення плазмозих поток1в, що в1дпов!дають вимогам вакууыно-плазмовоТ технолог!I.

Пошук . способ!в пригн1чення низькочастотн'лх колоскоттх нест!Яких коливань в дзеркальких уловлювачах, як1 п[ ¡тпдмть до катастрофичного вшсидання плгз;я1 упоперек мчгн1тного поля, останн!м часом спрямован) на дотрнмрлшя акс!алыю1 симетр! I улолзлюзача, цо дав' могслнв! сть , укданутн втрат • плазми упоперек магиIтного поля, ан8Лог!чких неоклассичним •втратам - плазми й токамаках. Одке 1з направлень тэоретичних розробок приовячено доол!дкэшпо ст!йкост! плазчи з неоднозв'зким проф!леи густшш та можливост! пригн!чення колобкових коливань пиром магн!тного поля, яке створюэться струмом в актуальному проводшгков 1. Викликаа 1нтерес також проблема ст!£кого утримакня плазми у. дзеркальних уловлювачах без урахування ёфекту ск!нченного ларморовського радиусу, що характерно для атаб1л1зац!Т колобковИх коливань ш!фом . магн!тного поля, який стаб1л!зуа. во! моди. колобкових коливань. Якщо плазму зробити завтовпки в дек!лька лармор!вських рад!ус!в, то, таким чином, мокиа уникнути також 1 дрейфово»дисипативних коливань, як! також викликаззть втрати' плазш! Експер!ментальна Доел!джвння проблема пригн!чення желобковйх нест!йкоствй неоднозв'язно! плазми широн , магн!тного паля 1з збереженняы акс!ально! симетр|} уловлювача. а головною мбтою запропонованоI роботи. •• ,

Збереження. 1дёI використання в!дкритих уловлювач1в як,

альтернативних. пристроТв для створення термоядерного реактор базуеться на Гх переваз1 щодо конструктивно Г проототи та можливост! утримання в них плазми з великим значениям параметру

0. Тому актуальним виявлязться запропанований в робот! спос!<5 одержання плазми з! значениям параметру О " 30% , який дозволяв ефективно викориотовувати схему живлення коаксиальних электрод!в !мпульсного сильнострумового !нжектора, що створюе -плазму в уловлювач1. ,

Разв'язання проблеми пригн!чення" колобкових нест!йкоотёй • змусило викориетати дек!лька способ!в заповнення уловлювача 1 при створенн! плазми з малим значениям параметру П за допомогою стац!онарного або кваз1 стационарного слабострумового розряду у пристро! типу магнетронного д!оду було виявлено збуджоння в дсяких режимах роботи низькочастотних коливань в досл1дженному д1апазон1. Досл!дження - цих' коливань вакливе для . проблем-пакуумно-плазмовоТ технолог!I, коли у штзмостворюючему ступен1 використовувться пристр!й типу магнетронного д!оду, тому що в!домий значний вгтлив зазначенних коливань на так! макроскоп!чн! характеристики, як енергетичний та просторовий розпод!л 1он!в в потоках, що ежектуатьоя !з дкерала.' Таким чином актуальним виявляеться пошук метод!в керування низькочастртнгалх коливаннями, який було проведено в запропоновайГй робот!•

Метою роботи було керування та' пригн!чення низькочастотних коливань в уловлювачах з неоднозв'язною плазмою при дотриманн! аксиально! симетр!I уловлювач!в.

В д!сертац!йн!й робот! представлено • результата вир!шення сл1дуючих задач:

1. Досл1дження способу одержання у доеному дзеркальному уловлювач! неоднозв'язноТ плазми з великим значениям параметру р.-

2. Досл!дження. впливу ширу магн!тного поля на чао життя неоднозв'язно! плазми з великим значениям параметру О в довгому акоиально-симетричному дзеркальному уловлювач1. '

3. 1дент1ф!кац!я жолобкових коливань та досл!дження можливост1 пригн!чення Гх широм магн!тного поля в уловлювач! з малим значениям параметру р.

Досл1А*вння низькочастотних колийаяь плазми стац!онарного розряду у магнетронному д!од1 та утримуванних властивостей розрядних пристроТв,

1

Б. Досл!дження енергетнчних та просторових характеристик 1онних поток!в в пристроГ типу магнетронного д1оду.

6. Досл!дження мокливост! керування низькочастотними коливаннями плазми розряду в магнетронному д!од! . за допсмогою пиру зовн1шнього магн!тного поля.

Наукова новина роботи. Вперше показана можлив!сть пригн!чення нест!йкост!. жолобкового типу в довгому дзеркальному уловлювач! з1 збереженням аксиально! симетр1 Т широм эовн!инього иагн1тного поля. Виявлено р!зкицю м!к експериментально одержанный " та теоретично ' розрахованими значениями критичких величин параметру Р плазми, яка утримуаться в цьсму уловлювач!. П!дтверджено також теоретичний висновок про неможлив!сть етаб1л1зац11 «колоСкових нест1йкостеЯ неоднозв'язноТ плазми, яка маа порожшшу на ос! уловлювача.

В робот 1 вперяю експер! ментально перев!рено ефектнвний споо!б одержання плазми з великим значениям ппрпмотру (>. Пияплмно зб)лы2внкя густили теплово! енерг11 плазми, г;о эткормт.сл запропоновашм способом, без додаткового енерговкляду.

Зперша проведене докладнэ екснерим9нталь!1в досл1джешш збудже:шя низькочстсЗтних колнзань в "плазм! газового розряду в пристро! 1з перехрещепними Е'Ц полями. Проведене досл!дження дозволило зробити виснсвки про механ1зм збудаення цих колквань I в1 двести !х- до класу релаксац!йких, що обумовлен! проявлениям утримуванних властивостей розряду, як! характерн! для деяклх .режим 1 в з! зб! льшетпы (оностворенням.

Вперио одержано результата по впливу досл1джених низькочастотних "колзпзань на. енергвтичн! характеристики поток1в зарадкзких часток в коакс!альних 1нг:зкторах типу прискорквач1в з замкненим холловсысим струмом. .

В коакс! алыюму !нкектор! магнетрошюго типу вперше було показано можлив!сть керування та пригн1чення кигькочастотких релаксац!йних коливань, що даа моклив!сть впливати на макроскоп!чн1 характеристики поток1в зарядкених часток за допсмогою-шира зовя!шнього магп!тного поля.

Автор виносить на захист сл!дуюч! положения: • .

- результата доел!джекня впливу шира магн1тного поля на ст!йк!оть плазми в дзеркальному уловлювач1 з великим значениям параметру Р;

- результати досл!дкення прйгн!чення жолобковоТ нест1йкост! в

неоднозв'язн!й плазм1, що утримуеться в довгому дзеркальному уловлювач1, широм магн1тного поля при зберекенн! аксиально! симетр!! уловлювача;■

- результата досл1даення низькочастотних релаксац!йних коливань в 1о1Шому джерел! магнетронного типу;

- висновки про механ!зм збудженля релаксац!йних коливань- в плазм! розряду м!ж коакс 1 алышми електродами в перехрещених Е»Н полях;

- ■ результата досл!джень макроскоп!чних характеристик поТок!в заряджених часток в режимах збудження низькочастотних коливань в коаксиальному 1нжектор1 типу магнетронного д!оду та вивчення утримувалымх властивостей разрядного пром!кку;

- результата досл!дження вплизу ширу Магн!тного поля На роэвиток низькочастотних коливань плазми розряду та на макроскоп! чн! характеристики поток1в заряджених чаток в магнетронному д!од1.

Наукова та практична ц11ш!сть. Практична ц1нн!сть полягаа в' тему, що одержано в робот 1 експериментальне пДдтверджешш моя'_1ивост1 пригн1четш жолобкових нест!йкостей ' в довгому дзоркальному уловлювач! широм магнтного поля дозволять використати задропонооашгй теерзтично уловлювач з неодоозв 'язнога плазмою та аксиальнкм струмом в провод:шков I, гдо створюа азимутальну складову магн1тного поля, як пристрШ для ефективного утрима1шя густо! плази в тохнолог!чних та- досл!дницких установках. '

Експериментально виявлена р1згшця м!к теоретичнкмл -розрахунками та експеримэктально одернаними значениями параметру О, критичного ■ для пригн!чення колобкових нест!йкостей в нео£розв'язн'й плазм! широм, дав можлив!сть враховувати ц!-дан! при конструювайн! запропонованих пристро1в.

Результата досл1джень симэтричного способу п1дклгачошм схоми живлення пристроГв типу коаксиальных плазмових. !ш;ектор!в мокуть бути використан! при розробц! лабораториях магн!тних дзеркальних уловлювач!в для утримання плазми з! значениям параметру Р $ 40% .

Досл!дження низькочастотних коливань плазми розряду в коаксиальному !нжектор! на баз1 пристрою типу магнетронного д!ода дали практичн1 результата по енергетичному розпод!лу 1он!в в потоках та просторовому розпод!лу густини потоку 1он1в в таких пристроях.

Виявлен! рехиыи з Шдвищенним !оностворенням, як! обумовлен!

1

проявлениям утримузаних . властивостей газового розряду та оупроводяуються зб!лъшенням густшш плазми та густини !онних Поток!в, як1 якектуються 1з пристрою. Досл1джуван1 режими моама офективно використати в плазмостворююч!Я ступен! иошшх !нзкектор!в з петою оптим!зац!1 1х параметр!в. Однак, сл!д приймати до увагн вплив релаксац!йких иизькочастотних коливань плазми розряду на макроскоп!чн! параметри. 1ониих тюток[в, який проявляеться в модуляцП густини поток1в. Кр1м того, в режимах вбудкеяня досл1днуваних ' иизькочастотних коливань були виявлен! ■два потоки ион!в, як! мали величини енерг!Г, що значно в!др1знялись одна в!д одно!. Енерг!я додаткового низькоенергетич-ного потоку 1он1в Оула в д!апазон1 потрЮних для технолог! чиих процес1в зпачрнъ 150-250 В.

Використання сиру магн1тного поля в магнетронному д1од! дало моилив!сть керувати та пригн!чувати в деяких режимах кизысочастотн! релаксац!йн1 кол!шання та, .таким чином, вплиппти ня макроскоп!чн! параметри (синих потек! п. П дояких рся-им.ч! робота магнэтронного д1оду. з широм магн1тпого ноля було лиячл-ми д!апазони повздовкнього магн!тного поля, в яких роал1зуитьо1 В?.клива для роботи 1ошшх д:иерол* що використовуються в техлоло-г!чних процесах, умбва р1Епом!рност! розпод!лу густшш 16нного потока по рад1усу пристрою.

Апробац1я результат!в та публ1кац!!.

Основ;:! результат досл!днень, узагальнен! в дисертзц!!, опубл!кован! в роботах та допов!далися на III Всесоюзн1а школ!'-кон$еренц11 "Современные"' методы магнитного удержания, нагрева и диагностики плазмы" (Харк!в,1382), II М1жгалузевому научно-техи!чному свм1нар1 "Физические основы и новые направления плазменной технологии в 'микроэлектронике" (Москва, 1991), VI Всесоюзн1й кон1«ре1щ 11 "Взаимодействие электромагнитных излучений

С плазмой" (Душанбе, 1991), ШхэтароднШ конференцП з ф!зики !

*

технолог!! тонких пл1вок ((вапо-Срапкодськ, 1993), II Шянародн!й конферёнц!! "Газодинамика ' в народном хозяйстве" (Севастополь, 1993). . •

Об'ем та структура дисертац!!. Дисертац!я складавтьея з вступу, чотирьох глав з 41 малюнком, заключения та ' списка л1тератури з 102 найменувань. Загальний об• ам роботи'130 с,тор!нок машинописного тексту.

ЗМ1СТ РОБОТИ •

■ У вступ! дано короткий огляд результат!в теоретичних та експериментальних досл!джень в облает! вивчення жолобкових коливань в плазм! дзеркальних уловлювач!в. Розглянут! в!дом! опособи стаб!л!зац!Т жолобкових нест!йкостей та обгрунтовано актуальн!сть експеримонтального досл1дження ' пригн1чення Щ1Х нест!йкостей у неоднозв'зн1й плазм! широм магн!тного поля при дотриманн! аксиальноТ скметрП уловлювача.

••-•- Приведений у вступ1 короткий, огляд досл1джень низько-частотних коливань в пристроях з перекрещеними електричним та магн1тним полями був обумовленний наявн!сттю таких коливань в пристро! типу магнетронного -д1оду, який ' використовувався в заггропонованШ робот1 для заповнення дзеркального уловлювача плазмою з малим параметром Р. Очевидно, що широко використання цих пристроТв також ! в плазмов!й технологи, як !онни джерел,-¡кпрсбуо вивченя таких коливань та ефсктивних способ!в керувгпшя _ инмл, оск!лыси вою! впливають на макроскоп!чн! параметри 1онних '. поток!в.

У .перш!й глав! дасертацИ представлено опис експерименталь-пих пристроТв та д!агностичш1х метод!к для, доел!дження збудження та пригн! чешш широм маш1тного поля низкочастотних коливань у кеодаозв'язнШ плазм1 з! сбережениям аксиально! симетрИ сиотеми.

Розд1л 1.1 м!,стить опис пристроТв, як! дозволили при використанн! р!зних способ!в заповнення одержат в довгому дзеркальному уловлх>вач1 нэодно^в1язну плазму з р!зними значениями параметру р. ВиС!р зовн1шн!х параметр!в пристрою дав моклив1сть реал!зувати умови збудження колббкових нест!йкоотей в плазм! дзеркального уловлювача.

3 метою одержання та вивченнь ст!Йкост1 неоднозв 'язноГ плазми з великим значениям параметру Р використовувався принцип сильнострумово! импульсно! 1нжокц!I _!з коаксиального , джерела. Однак, при заповненн! ■ уловлювача у такий споо1б виникли уокладнення в 1дент1ф1кац1Т коливань та 1нтерпретад!I впливу ширу магнитного поля на. ст!йк!сть плазми. Тому були використан! отац!онарний та импульсний олабострумов! коакоиальн! Чнжектори та !мпульсний титановий 1нжектор, як1 отворили в уловлювач1 неоднозв "язну плазму з1 значениям Параметру % .

В деяких режимах роботи слабострумових отац!онарних та

!мпульсних коаксиальних !нжектор1в типу магнетронного д1оду було виявлено низькочастотн! коливання в доел!джуванному д!апазон! частот. В умовах експеримент!в з метою разв1язання задач! ! дентиф!кац! I низькочастотних коливань вшшкла необх!дн!сть проведош!я досл!джень розпитку цих коливань та впливу на них шира магн!тного .поля. • Для зручност1 досл!джень експерименти проводились в пристро! типу магнетро!шого д!оду, який був змонтований в камер! установки на однор!дн!й д!ля1щ1 зовн!шнього ■ повздовямього магн!тного поля. I

Для досл1джень впливу ширу магн!тного поля на розвиток низькочастотних коливань у вс!х пристроях була моклив!сть створювати азимутальну складову магн!тного поля, яка спадаа в!д ос! системи, струмсм в аксиальному пров!дников1.

В розд1л! 1.2. опиоан1 стандарта! метода д!агностики при використанн! ленгмюровських зонд!в. У випадку вивчегам плезми з великим значениям параметру Р використовувапся прист!шгай ленгмюр!вський та д!амагн!т1шй зонди, як| гшм!рпппли лияо загальн1.характеристики плазми - час киття та густину тоилопоГ енергИ.

Досл!дження яолобкових коливань в дзеркальному уловлюнач! при малих значениях параметру 0 та низькочастотпих коливань плазми розряду в магнетронному д!од! проводились за допомогою м!н!атврних ленгмюровських зонд!в, як! забезпечують необх!дну 'локальн!сть при визначенн! "параметр!в плазми та характеристик хвильових процес!в.

Спрямован! багатос!тков1 анал!затори викйристовувались При -досл1дленн! енергетичних характеристик Поток!в зарядаених часток в магнетротому д!од1.

В друг 1 й глав! описаний еффективний спос!б створетя в дзеркальному уловлювач1 плазми з параметром Р "40 % , та наведен! результата досл!дження впливу шира магн!тного поля на ст!йк!.сть такоТ плазми в уловлюваЧ!.

В розд!л! . 2.1 наведено результата досл!дження способу заповнення довгого дзеркального . уловлювача плазмою з великим значениям параметру О, який базуеться на використанн! в уловлювач1 принципа створення плазми 1он!зац18ю робочего газу в уловлювач! в наол!док прямування через нього струмового диску, що створюэться в пристро! типу коаксиального !мпульсного

сильнострумового !ш:ектора.

Конструкц1я установки була розроблена'з метою досл!джешш неоднозв'язно! плазми та впливу шира магШтного поля на II ст!йк1сть при збереженн! аксиально! симетр!! ' уловлювача. Неодаозв'язн!сть об'ему, який заповнваться плазмою,була сформована 'за допомогою.м!дного стержня, цо був разм1щений на ос!-камари установки. . Азимутальна складова магн!тного поля створювалась. пост!Шшм струмом в стержн! ! величина II спадала за рад!уса сметами. Максимум утриыуючего магн!тного поля, таким чином, знаходтгаоя в' област1, що не заПнята плазмою, при цьому не порушувалась аксиальна симетр!я уловлювача.

Ьккористовуючи особливост1 конструкц! I установки- та сиыотричний спос!б приеднання електрично! схеми гсивленнн, яка форму вала 'мпульс • ыюско! напруги, до розрядного пристрою, «электродами якого буди камера та аксиалышй стержень, в .^."оалввач! вдалося стьорити два працюючих один назустр1ч одному 1»шульоних сильнострумових Цшзктори.'

Експоримвнти показали, в запропонованному уловлювач1

утьорюоться плазма с гумсткною теплово! енергИ на'порядок вищою, п1в при нривднанн! електрично! схеми живлення з одного боку пристрою, без додаткового енарговкло;^'. Характер залеаагост! густюш-тенлово! еиергП в!;: г.бга«чини маГн1тного поля св1дчить про те, що неоднозв,язн1сть г.роф!ла густшш плазми не забезпечуе ст!йкост! плазми. ■ . -

В розд1л! дано результата досл1дкещш . впливу ' тира

иагн1тного поля на ст!йк1сть неоднозв'язно! плазми у довгому дзеркальноу уловлюаач1. Експеримзнталыю показано, цо досл1джуваний дзеркальний уловлювач не забезпечуе . утримання максимально можладого р!вня густшш теплово! онорг11, який одержано. способом, що запропоновано в розд!л! 2.1 {И <* .40 %) в уловлювач1 эахоплено лише плазму з параметром ' 0 3 %. Значения гусипи теплово! енаргП, яка захоплюеться в уловлювач!: пТ 1014еВ/ом3,.

В уыовах' утвор'ейня в уловлювач! плазми. з великим значенная парметру (! не виявляеться мокливою ч!тка 1дентиф1кац1я коливань, що опостер!гаються. Однак,■анад1з характеру повед!нки плазми та - деяких теоретичних уявлень про ст!йх1сть плазми - в дзеркалышх улрвлювачвх дозволяв припуотити наявн!сть в , досл!дзуванному

уловлювач! колобкових нэст!йких Коливань, принайми! при малих значениях зовн!шн!х повздовжн!х магн1тних полей (Н2< 800Е) та параметру О* 3 Я.

Критер!й стаб!л!зац!Т жолобкових нест1йкостей за допомогоя 'ширу 1лагн!тного поля в досл1 джуваних умовах мао вигляд:

Н#/Н2 » 0,2 П1/2, (I) .

Критер!й (I) не виконуеться в наших екепериментах в вагошв!й прист!1ш!й д1лянд! плазми. Однак, вивчення розпаду плазми показало, що час життя плазми в уловлювач! при наявност! плтру магн1тного поля зб!лыпудться, а викиавння плазми на ст!нку камери в цих умовах практично не спостер!гаоться.

Експериментально ' показано, що режим з тривалим .утриманням плазми настаа. при досягненн! значения струму п аксиальному пров!дников! I > 100А.

У глав! III дан! - результата досл!джонь по Iдоити1)1 кмц| I яолобкових коливань в довгому дзеркальному улоплюпач! з мллим значениям параметру П, та експеримент!в, цо п!дтворджують факт пригн1чення желобкових нест!йкостей пиром магн!тного поля в неднозв'язн!й плазм! з! збереяенням - аксиально! симетр!! уловлювача.

В розд!л! 3.1 описаний дзеркальний уловлювач, параметри якого дають- можлив1сть спостер!гати в ньому колобков! нест1йк1 колнвання. Параметри плазми з! значениям О « 1%, створенно! за допомогога заповнення довгого дзеркального уловлювача водневого плазмою !з 1мггульсного титанового 1нкектора, дозволяють уникнути деяких теоретично мокливих умов стаб!л!зац!! колобкових нест!йКостей. Низкочастотн! коливання, як! спостер!галися в плазм1 уловлювача п!д час розпаду.плазми, було 1дентиф1ковано як обертання плазмових жолобк!в з модою m <* I.

В ' розд!л! 3.2 дано результата досл1дження, яке експериментально п!дтверджуе можлив1сть пригн!чення желобкових нест!йких коливань з модою И ~ I в неоднозв'язн!й плазм! уловлювача широм магн!тного поля, що. утворюаться струмок в акс!альному- пров!дников!. В умовах експрименту вивчався розпад плазми з параметрами: П - 5»109см_3; 10 еВ; Т.^ 2-3 еВ.

Експериментально спостер!галося зникнення коливань у плазм!, що

розпадаеться, та зб1льшення часу життя плазми, коли в уловлювач! створено азимутальну складову мапПтиого поля.

Анал!з одержаних експериментальних залежностей показав, що експерименталън1 дан1 як1сно узгоджуються з теоретичними уявленнями та розрахунками, але 1з вим1рювань ясно, що ефект пригн!чекня' жолобковнх ' коливань спостер!гааться при порогових значениях струму в аксиальному стержн1. вищих у дек!лька раз!в в1д розраховашхх' 1з критер1я (I).

Глава IV присвячена вивчегапо ннзькочастотних коливань в плазм! розряду коаксиального плазмового !нжектору ' типу ыагнетрокного д!ода.

В розд!л1, 4.1 приведен! характеристики режиму розряду, що доел!джувався. Як показал;! експерименти, коливання розвивалися в режим1 роботи магиетрошюго д!оду, який . в! дпов! дав аномальному тл!ючому розряду, тобто на зростаюч1й д!лянц! Еольт-амперноТ характеристики. Ций режим характеризувався значним . п!двищенням розрядного току та наявн1сттю полегшенних умов запалення розряду. Виявлено Оуло такок зб1льшешш густили 1ошгого струму увздовж коаксиального 1нкектора майже на порядок.

В -розд!л1 4.S дано результата досл!дкень параметр!в плазми,яка утворюеться в розряд! у режим!, що вивчааться. П1д час досягнення критичиих параметра розряду, було виявлено також зб.!льтення густини плазми, ' та зм!ну характеру розпод!лу • потенц!алу вздовж рад!усу иагиетронного д!оду. У досл!джуваному режим! перепад потенц!алу в центрйльн1й. часткн! роарядного пром!кку не перевкщував 10%, в той час, - коли поза критичшш резашом на ц1й ■ д!лянд1. розрядного пром1г;ку мала м!сце* поте:щ! альна яма для !он!в. Ц! дан! дозволяють'вробити пртущення про затримання 1он1в в потенц!альн1й ям1. Шдвещене ,1оностворення пов'язагго, можлиро, такок э' наявн!стю зоы;!шнього повздовшгьогй иагн1тного поля в коаксиальн!й'систем! блектрод1в, що замагн!чуа • слектрони розряду.

, Розд!л 4.3 присвячено вивчешно характеру низькочастотних , коливань в плазм! розряду, як1 збуджуються в критичних режимах розряду. Коливання 1дентиф1ковано як релаксац1йн!, що обумовлен1 . яакопиченням 1он!в в ЦентральнГЯ частин! розрядного пром!аа:у та 1х зкиданиям як в рад!альному",' так ! в' ькс I олыюму напрямку. В реким! коливань мае м!сце низькочаототна модуляц1я густини плазми

та потенц!алу в розряд!. Виявлена в режимах збудження низькочастотких коливань наявн!сть додаткових поток!в . 1он1в з енерг!ею, близькою до потенц1алу в центральн(й д!лянц! розрядного пром!кку.

У розд1л! 4.4 наведено результата досл!дження впливу шира магн!тного поля на збудження та розвиток коливань, що доел!джуються, а такок на характеристики доел!д*уваного режиму розряду. Виявлена можлив!сть пригн!чення релаксац!йних • .низькочастотних коливань плазми розряду широм в дёяких режимах, а такс» керузання ампл!тудою коливань та енерг!ею 1он1в в розряд!. Виявлено д!апазон повздовкнього магн!тного поля порядку 100 Е при нвяеиост! шира в систем!, коли неравном!рн!сть розпод!лу густини Току !он!в по рад!усу системи не перевищув 5Ж.

У заключенн! сформульован! результата, одержан! в дисерта-ц!йн!й роботи:

1. Проведено експериментальне досл!дження методу стпоротт пла-ми з неоднозв'язним проф!лем густини та параметром (1 ~ 30% п долгому дзеркальному уловлювач! за допомогою формування в прлстро! дгюх струмових диск!в, як! утворюють плазму за рахунок 1он!зац!1 робочого газу. Симетричний спос1б п!дключення блоку живлення створював . в .уловлювач! аналог, двох працюючих один назустр!ч одному коаксиалышх 1нжектор!в ! давав можлив!сть одержати плазму з величиною густини теплово! енерг! I на порядок вищою, н!к при асиметричн!й схем! п!дведення енерг!I до електрод!в !наектору.

2.Виявлено, що досл!джуваний уловлювач з дзеркальним в!дношенням * = 3 не утримуе плазму з максимально можливим р!внем густини теплово! енерг!!, яка створюэться запропонованниы в робот! способом. .

3. При вивченн! ст!йкост!:. плазми в довгому дзеркальному уловлювач!, .який захоплював плазму з параметром О .« 3%, було заревстровано п!двищення часу яиття плазми, яка розпададться в ' уловлювач!, та зростання утримуввнно! густини теплово! енерг!1 при наявнсст! шира магн!тного поля. Азимутальна складова магн!тного поля створювалась в уловлювач! струмом в аксиальному , стержн!, в насл!док чого збер!галася ваклива умова аксиально! симетр!! уловлювача. •

4. Проведено 6нал1з можливост! збудження в плазм! доел! джува-ного довгого дзеркального уловлювача з параметром ? Г>«1%

иагн!тог1дродинам1чних нест!йкостей жолобкового типу. У комплекс! э експериментальним вивченням характеру зареастроваких коливань було зроблено висновки ' про наявн1сть в плазм1 уловлювача ьолобкових нест1йких коливань з модою m «* I,

5. Експериментально була показана моклив!сть пригн!чення келобкових ' нест!йких коливань в неодаюзв'язн1й плаЗШ: широм магн'тного поля при -збереженн! аксиально! симетрИ уловлювача. Виявилось, що порогове значевдя азимутально! складово! магнитного поля, що . створка шир, перевищуе до двох раз!в розрахоьане за теоретичничи уявлениями.

6. В деяких реаолмах роботи 1мпульсного та стац!онарного коаксиального 1ижектору типу магнетронного' д1оду, який було використано в цикл! роб!т для заповнення уловлювача плазмою з величиною параметру ft *■ 1%, було виявлено збудження низвкочастотивд. коливань В доел 1 джуваному д!апазон! частот <■> ■

Проблема 1 дентиф!кац! I коливань в цьому д!апазон! потягла за соСоя комплекс досл!джгнь, як! виявили !х релаксац!йну природу. Результати екапериментвлыгих вим!рг,вань дозволяють зробити висноьки про, те, що коливання пои'¡¡3t.nl з накопиченннм та зкидекням !он1в 1з центрально" д1дяжн розрядного пром1жка в режимах, коли проязляютьел утрмыуваи! властивост! розряду в перехрещених Е*11 полях.

7. В ' режимах розвинених коливань Виявлено. низькочастотну . модуляц!ю густшш поток!в !он1в, а також додатков! потоки !он!в з ецерг!ею, яка значно в1др!зняеться в1д енерг.! ! ион!в, характерно! для таких пристро!в, цо-~ дор1внюе потенц!алу ..анода. Енерг!я додаткових поток1 в виявилася у вакливому для плазмово--технолог1чних.процес!в дГапазон! 150 - 250 аВ. Каявн!оть таких. ыакроскоп1чних зм1н параметр!в (ошшх поток!в треба враховувати при конструюванн! 1онних джерел. ■ •

8. , Експериментально була .показана моиливtсть пригн 1 чеши . низькочастотних коливань у деяких д!апазонах роботи магнетронного

Д!оду та, .таким чином, уникнути модуляц!! та одержати ыоноенергетичний пот¡к 1он!в. 1Ср1м того, ■за допомогою шира цагнIтного поля вдавалось керувати емпл1тудою коливань, та енерг1вю !онних поток!в, що прямують в аксиальному напрямку. S. В рв*ашах з широм магн!Tftoro поля' було виявлено ..д1апазон повздовхн!х uaratTHHx полей' порядку 100 Е, в межах якого

неоднор!дн1сть роспод1лу густини потоку- 1он1в вздовж рад|усу системи не перевищувала Ь%. Наявн1сть такого д!апазону, який перем1цуеться по [нтервалу досл1джених повздовжн!х магн1тних полей в залежност! в!д значения тиску робочого газу, маэ забезпечити легка настроювання на режим з р1вном!рним розпод!лом густини 1онного струму. Однвк треба мати на уваз1, що цей д!апазон 1снуз в режимах збудкення коливань, отжв характеризуемся модуляц1ею густини та немоноенергетичн! стю потоку }он1в. I

Основн! матер1али дисертац!I опубл!кован1 в сл1дуючих роботах:

1. Битная И.А., Манзюк H.A. Получение плазмы с болызим О в полой аксиально-симметричной ловушке. //.В сб. Материалы III Всесоюзной школы-конференции "Современные методы магнитного удержания, нагрева и диагностики плазмы". T.I. - Харьков, 1982. -с. 81-84. - . '

2. Битная И.А., Манзюк H.A. Удержание плотной плазма в полой' аксиально-симметричной ловушке. // Там те. - с.

'85-88. ; ■ •

3. Битная И.А., Манзюк H.A..- Исследование стабилизации МГД-неустойчивости в системе с неодносвязной плазмой. // УИ, 1988. - Т.33,МО. - С. 1484-1488.. '

4. Битная И.А., Бориско В.Н. Подавление' дрейфовых низкочастотных колебаний в плазме источника ионов магнетронного типа. // В сб. Материалы II Межотраслевого научно-технического семинара "Физические основы и новые напраг1ения плазменной технологии в микроэлектронике." - Москва,1991. - T.I. - с. 12-13.

5. Битная И.А., Бориско В.Н. Управление характеристиками ионного • пучка, актируемого из источника магнетронного типа. '// Там =8. - с. 14-15. .- .

6. Бориско В.Н;, Битная H.A. Влияние азимутального магнитного поля на' развитие дрейфовых колебаний в плазме шгнетронного диода. //В сб. Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции по взаимодействию . электромагнитных излучений с плазмой. - Душанбе, 1991.'- с.131.

7. Битная И.А., Бориско В.Н., -Лапшин В.Н. Источник ионов магнетронного типа с однородным профилем плотности. • //в сб.

Матор1оли M1 »щародноI конферанц!! э ф!з^ки I технолог!! тонких Пл1вок. - 1вано-франковськ, 1993. — С.280.

8.. Битная И.А., Бориско В.II.. Влияние азимутальной составляющей магнитного поля на движение газодинамического потока в системе коаксиальных электродов. // В сб. Тезисы докладов II Международной конференции "Газодинамика в народном Хозяйстве". -Севастополь, 1993. - с.52.

9. Битная И.А., Бориско В.Н., Лапшин В.И. Исследование низкочастотных релаксационных колебаний плазмы разряда в мзгнетронном диоде: /Препринт 11ФТЦ 93-4. - Харьков: НФТЦ АН Украины 1993, 7с.

10. Битная И.А., Бориско В.Н.,. ЛаПшин В.И: Влияние шира магнитного поля на релаксационные- колебания плазмы разряда в магнетрошюм диоде: •/ Препринт НФТЦ 93-5. - -Харьков: HJ-TLI АН Украины.1993, 5с. , '

ПЦп. до JP)K> S/-0J -Формат 60X84'/,Philip друк.'Друк м|к-спиш. ■Умови..друк арк. /, ö . Уновн фарбо вЦб /•( Об.пк-инд арк //о Тираж f(Q прим Зач Кч iif/g . Безплатно

Харм&ське орендне nu:iiipa(|>i4tie шлпршччьи 31 [М>93, XapKiu. hy.i Слю|1Д.Ч1шаг 115.