Способ диагностики плазмы

 

378762

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 29 1V.1970 (№ 1434502/26-25) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 18Л 1/.1973. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 1ЗХП. 1973

М. Кл. G 01п 27/62

Н Ols 4/00

Комитет по делам изобретений и открытий прк Совете Министров

СССР

УДК 533.9.07(088.8) Авторы изобретения

Ч =

Л. Н. Пятницкий и В. В. Коробкин - .."-ЕСОИЗ Зн h Г, ! тс gill > Igg.

Энергетический институт им. Г. М. Кржижановского

---- - i: G ЕКА

Заявитель

СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ПЛАЗМЫ

Здесь а

0 и=1 — 2 (2) 20

<оо 1 ва+ч- 1 + 2 вз + ча со (3) Изобретение относится к диапностике плазмы и служит для о пределения плотности электронов и частоты их cTQJIIKнавений с атомными частица ми.

Известен опособ определения плотности эле ктранэв и частоты столкнавений электронов с о ToIMIHûìH частица ми при заполнении исследуемой плазмой резонатора, который просвечи вают зотпди рующ им излучением мипороволнового диапазона. В известном способе измеряют смещение резонансной частоты и изме нение Igllo6ip(oTHости резонатора при изменении .параметров плазмы. Однако диапазан измерений известного способа ограничен уровнем элBKTpoIHIHbIx плотностей порядка 10" см поокольку прои более высоках значениях электронной плотности плазменная частота становится Hpl.slill&pIHo большой, а необходимые размеры резонатора — недопустимо,малыми.

Дальнейшему ра сширению пределов измерений,препятствует также явление отсечки.

Предлагаемый способ устраняет указа н ные ограничения и позволяет на много порядков

IpaIourHplHTb диана зон измерений указанных параметровов.

По,предлагаемочгу способу определяют комплексный показатель преломления плазмы по измерениям частоты и мощности лазерного излучения тери расположении:исследуемой плазмы внутри лазера последовательно с рабочим телом. Примевение лазера для измере,ния з атухания излучения и, соопветственно, для оп1ределения частоты стол кнавений имеет сущест вен ные преимущества по чувствительности. Это объясняется тем, что затухание излучения увеличивается за счет многократного прохоиден ия (обычно не менее 100) через плазму, помещенную внутри лазера,,причем эффект усиливается в результате арохожде10 ния лоуча через рабочее тело лазера.

В случае, копда число столкновений электронов с атома ми частиц в плазме значительно, показатель преломления является комплекон ой величиной:

15 где II — плазменная частота; в — частота излучения лазера; — ча стота столкновения электронов с ато мными частицами.

При расположении та кой плазмы протяженностью l внутри л азара частота о и мощность его излучения W мен яются еа величины;

378762

lan де= ш, L (4) (о) О О (6)

uo L оР -+- v - (7) Предмет изоб рете ния

Составитель Е. Громов

Текред Т. Миронова

P: дактор А. Батыгпи

Корректор Н. Лук

Заказ 341/1083 Изд. № 477 Тираж 755 Подписное

ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий нрн Совете Министров СССР

Москва. К-35, Раушская наб., oo. 4j5

Тип. Харьк. фил. пр.д. «Патент»

Здесь n — изменение показателя прелоылевия среды;

L — о птичеокая @ли на лазера;

Л, — плотность электронов в плазме; — коэффициент усиления рабочего тела лазера;

Ф вЂ” внутренние потери MQIIIlEIo,còè (iвключая рассеяние, ди фракцию, пропускание зеркал и т. п.);

2и>

И вЂ” потери, вносимые плазмой 1 =

Таас ка к oln =n — 1, à < )) Р, pl H, кроме тоГО,,В ОППИ ЧЕСКОМ днап аЗОНЕ Оз )) pop, (4) И (5) мажино запи сать в виде:

Плазменная ча сгота связана с электронной плотностью У, известным соотношением

Таким образом, измерение изменений частоты и мощ ности лазерного излучения дает,возможность оп редел ить плотность электронов и частоту их столкновений c атомными частицами.

Наиболее точные ивмарен ия можно выполнить путем сопоставления изменяющимся частоты и мощности ла зерного излучения с одноименными величинами эталовного лазерного

l излучения. Для определения изменения частоты измучен не лазера cMBIIIHIBBIoT с эталонным лазерным излучением и измеряют частоту биений, возникающих при помещении плазмы внутрь лазера. Для точного определевия изменения xomности излучен ия,до .помещения в лазер плазыы BblpBIBIHIHIBBIoT мощность излучения лазера с мощностью эталонного лазерного излучения, а затем измеряют разность мощностей, возни кающую при помещении в лазер исследуемой плазмы.

Предлагаемый способ в значительной степеня расигиряет пределы измерений, та к как отсечка н аотуп а ет при М, — 10 2см (для

15 а — 10"). С другой стораны, благодаря узкой спектральной шири не линии лазерного излучения,не предоставляет пр и нцлпиальных трудностей измерение частоты в 100 ги, что при а — 101всгк — соопвегстэует N 10 см з. Значительным отказывается также интер вал измеряемых частот стол кнэвений. Так как лазерное,излучение является довольно мощным, имеется возможность за регистрировать незначительную часть полной мощности. Например, 25 при oy, = 10" см —, ) = 10-, имеем — 2 У, „dW йИ7

>< 10 — —, Если = 10 — —:- 1, то частоту столкновений можно измерить в диапазоне от

2 10 до 2 10" сгк= .

Способ диагностики 1пл азмы путем созда35 ния исследуемой плазмы в:резонаторе лазера и,измерении смещения частот генерируемых мод лазера путем сравнения с частотами мод эталонного лазера, отличающийся тем, что, с целью одновременного определения а ктив40 ной и реактивной составляющей проводимости плазмы, одно временно измеряют, изменение пол ной мощности излучения лазера на всех генерируемых мОдах, ора вни вая ее с мощ ностью э|талонного лазера.