Герметичная камера для широкодиапазонной системы визуализации излучения микроволнового и близкого к нему диапазонов путем регистрации изображения инициированного микроволнового пробоя газа Российский патент 2023 года по МПК G01R29/08 

Изобретение относится к устройствам для систем измерения параметров пучков электромагнитного (ЭМ) излучения диапазона сантиметровых (см), миллиметровых (мм) и субмиллиметровых (субмм) волн. Более конкретно изобретение относится к устройствам для систем визуализации пространственного распределения интенсивности мощного электромагнитного излучения этих диапазонов с помощью микроволнового пробоя газа, инициированного поверхностью металлодиэлектрического экрана.

Электромагнитное излучение сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн, которое далее для краткости мы называем микроволновым излучением, широко используется в различных областях науки, техники, энергетики, медицины и т.д. В частности, мощное ЭМ излучение этих диапазонов находит применение в радиолокации, системах космической связи, используется для зондирования атмосферы и поверхности океана. Перспективной областью применения мощных электромагнитных волн см - субмм диапазонов является нагрев и диагностика плазмы в термоядерных реакторах с магнитным удержанием плазмы (токамаках, стеллараторах и т.д.). Для решения указанных выше, а также других прикладных задач в настоящее время проводится разработка, усовершенствование и модификация источников и линий передачи мощного ЭМ излучения сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн. В связи с этим, необходимо совершенствование существующих и создание новых методов измерения характеристик ЭМ излучения этих диапазонов. В частности, это касается методов измерения пространственной структуры волновых пучков мощного микроволнового излучения. Удобным и эффективным методом измерения пространственной структуры пучков ЭМ излучения является их визуализация [1 - 5].

Известно несколько способов визуализации мощного микроволнового излучения с помощью микроволнового пробоя газа (для краткости микроволновым пробоем будем называть пробой газа и образование плазмы под действием электромагнитного излучения сантиметрового, миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн).

Известен способ для визуализации мощного микроволнового излучения с помощью оптического излучения плазмы самостоятельного микроволнового пробоя газа (СМПГ), создаваемого исследуемым пучком электромагнитных волн в открытом пространстве [6, 7]. Недостатки этого способа визуализации микроволнового излучения связаны со свойствами такой плазмы. В случае СМПГ порог пробоя очень высокий и составляет величину сотни кВт/см² и более. При максимальной интенсивности микроволнового излучения ниже пробойной величины или при длительности импульса меньше времени развития микроволнового пробоя газа плазма не возникает, и в этом случае визуализация пучков микроволн данным способом невозможна. При высокой интенсивности микроволнового излучения, когда есть области пространства, где происходит микроволновый пробой газа, связь между параметрами плазмы СМПГ, в частности, интенсивностью ее оптического излучения и интенсивностью ЭМ излучения является нелокальной и нестационарной. В частности, граница области, занятая плазмой, с высокой скоростью распространяется навстречу пучку ЭМ излучения, кроме того, при давлении газа десятки торр и выше происходит филаментация плазмы СМПГ [8 - 10]. По этим причинам с помощью оптического излучения плазмы СМПГ удается зарегистрировать только грубую, искаженную картину пространственного распределения мощного ЭМ излучения, причем в достаточно узких диапазонах его интенсивностей и длительностей импульса. Это является недостатком такого способа визуализации микроволнового излучения.

Известно газоразрядное устройство для визуализации мощных микроволновых пучков, представляющее собой многоэлементное табло из индикаторных неоновых лампочек [11, 12]. Давление неона в лампочках составляет несколько торр. Размер лампочки порядка 1 см. Такое табло размещается в области, где нужно провести измерение пространственной структуры микроволнового пучка. Воздействие импульса микроволнового излучения приводит к пробою газа в тех индикаторных лампочках, которые расположены в области, где интенсивность ЭМ излучения превышает пороговое значение. При воздействии достаточно мощного микроволнового импульса на такое многоэлементное табло на нем высвечивается приблизительная картина пространственного распределения интенсивности микроволн в плоскости, где расположено это табло. Недостатками устройств визуализации микроволнового излучения, использующих табло из неоновых лампочек, являются, во-первых, невысокое пространственное разрешение, которое ограничено размером элементов газоразрядного индикатора, и составляет величину порядка 1 см, во-вторых, разный порог возникновения пробоя в отдельных элементах матрицы, который вызван различием характеристик лампочек, в-третьих, отсутствие возможности менять и оптимизировать состав и давление газа в индикаторных лампочках. К этим недостаткам также добавляется негативное влияние на результаты измерений отражения и рассеяния ЭМ излучения элементами такого табло.

Известны системы визуализации мощного микроволнового излучения с помощью оптического излучения инициированного поверхностью микроволнового пробоя газа (ИПМПГ) [13, 14]. Для инициации микроволнового пробоя воздуха при атмосферном давлении используется металлодиэлектрический (МД) экран, который представляет собой диэлектрическую пластину или диэлектрическую пленку, на одну плоскую поверхность которой хаотически наклеены металлические частицы с характерным размером десятые доли миллиметра. Экран располагается таким образом, что ЭМ волна падает на него со стороны поверхности, на которую наклеены металлические частицы. В области, где воздействует мощный микроволновый пучок, в слое газа вблизи экрана образуется плазма ИПМПГ, свечение которой регистрируется зрительно или с помощью устройства регистрации оптического изображения (телекамеры). С устройства регистрации изображения информация поступает в устройство обработки данных. Пороговая интенсивность микроволнового излучения, при которой возникает газоразрядная плазма над металлодиэлектрическим экраном, значительно ниже порога самостоятельного микроволнового пробоя газа или порога пробоя газа над диэлектрическим экраном без металлических частиц [15, 16]. Снижение порога возникновения плазмы при микроволновом пробое газа, инициированном МД экраном, по сравнению с разрядом в свободном пространстве или разрядом вблизи поверхности диэлектрика связано с усилением электрического поля электромагнитной волны вблизи острых углов металлических частиц, расположенных на поверхности экрана. Недостатками устройств, описанных в [13, 14], являются относительно высокий порог инициированного микроволнового пробоя воздуха при атмосферном давлении, влияние изменения влажности и чистоты воздуха на величину порога и характеристики ИПМПГ, отсутствие возможности регулировать и оптимизировать состав и давление газа. Кроме того, такие устройства применимы только для визуализации пучков микроволнового излучения при длительности импульса менее 1 мкс, так как за это время граница области, занятой плазмой, не успевает заметно сместиться от поверхности МД экрана.

Из патента RU 2761984 [17] известна система визуализации микроволнового излучения путем регистрации изображения микроволнового пробоя газа, инициированного поверхностью МД экрана. Основным узлом этой системы является герметичная камера, непосредственно в которой формируется плазма инициированного микроволнового пробоя газа. Эта камера выбрана за прототип предлагаемого авторами устройства. В неглубокую цилиндрическую герметичную камеру-прототип, которая наполняется рабочим газом, помещен МД экран. Входное окно этой камеры выполнено из тонкого прозрачного для микроволнового излучения материала, например, лавсановой пленки толщиной 0,1 мм. Одна из частей камеры, например, входное окно или ее задняя стенка выполнена из материала, прозрачного в видимом диапазоне. Обычно рабочим газом, которым наполняется камера, является инертный газ или смесь инертных газов [18]. При атмосферном давлении рабочего газа поверхность входного окна камеры является плоской. Она параллельна рабочей поверхности МД экрана. Расстояние между поверхностью МД экрана и входным окном камеры обычно составляет от 3 до 10 мм. Область, занятая плазмой ИПМПГ, ограничена МД экраном и входным окном камеры. Изображение инициированного микроволнового пробоя газа регистрируется устройством регистрации изображений. Регистрация изображения плазмы может проводиться со стороны падающего микроволнового излучения через оптически прозрачное входное окно камеры или с обратной стороны камеры, например, через ее прозрачную заднюю стенку. Недостатком описанной в прототипе камеры для визуализации микроволн является ее не очень широкий рабочий диапазон по длине волны. Этот недостаток обусловлен тем, что в прототипе можно изменять давление рабочего газа в камере в диапазоне от 0,5 до 1,5 атм. При большем чем на 0,5 атм отличии давления рабочего газа в камере от атмосферного давления может произойти необратимая деформация тонкого входного окна камеры, существенное ухудшение его оптической прозрачности и даже разрыв. Давление газа в диапазоне от 0,5 до 1,5 атм близко к оптимальному для микроволнового пробоя газа электромагнитным излучением коротковолновой части миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов. Давление газа, при котором порог микроволнового пробоя газа имеет наименьшее значение, обратно пропорционально длине волны микроволнового излучения [8, 9, 19, 20]. Для микроволнового излучения длинноволновой части миллиметрового диапазона оптимальное давление рабочего газа меньше 0,5 атм, например, для микроволн с частотой 30 ГГц (длина волны 10 мм) давление гелия, при котором порог пробоя газа имеет наименьшее значение, порядка 0,1 атм [8]. Если давление рабочего газа в камере близко к атмосферному, то порог пробоя газа микроволнами длинноволновой части миллиметрового диапазона возрастет в несколько раз. Еще один недостаток камеры-прототипа связан с тем, что при давлении рабочего газа отличном от атмосферного давления тонкое входное окно камеры деформируется, и толщина зазора между поверхностью МД экрана и входным окном будет разная на разном расстоянии от оси камеры. Это является причиной изменения толщины слоя плазмы ИПМПГ в направлении от оси камеры к ее боковой стенке (то есть вдоль ее радиальной координаты). Изменение толщины плазменного слоя в направлении радиальной координаты, в свою очередь, является одной из причин искажения профиля микроволнового пучка, определяемого по пространственному распределению интенсивности оптического излучения плазмы ИПМПГ. Кроме того, при давлении рабочего газа в камере меньше атмосферного давления при близком расположении входного окна и МД экрана деформация входного окна может привести к контакту между ними, что делает невозможным возникновение плазмы ИПМПГ в области, где возникает такой контакт. К тому же, контакт между входным окном и МД экраном может ухудшить качество входного окна вследствие продавливания его поверхности металлическими частичками и даже привести к нарушению его целостности.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое авторами изобретение, является разработка герметичной камеры для широкодиапазонной системы визуализации излучения микроволнового и близкого к нему диапазонов путем регистрации изображения инициированного микроволнового пробоя газа, позволяющей расширить частотный диапазон системы визуализации, а также уменьшить отрицательное влияние на качество визуализации, которое оказывает изменение толщины образующегося плазменного слоя при давления рабочего газа в камере, отличном от атмосферного давления.

Технический результат в разработанной герметичной камере для системы визуализации излучения микроволнового и близкого к нему диапазонов путем регистрации изображения слоя плазмы, возникающей в результате инициированного микроволнового пробоя газа, которым наполнена герметичная камера, достигается за счет того, что предлагаемая камера, как и прототип, включает в себя установленный внутри нее металлодиэлектрический экран, входное окно, выполненное из прозрачного для микроволнового излучения материала, при этом по крайней мере одна из частей камеры выполнена из материала, прозрачного в видимом или близком к нему диапазонах. Новым в разработанной камере является то, что в ней применен по крайней мере один узел, уменьшающий изменение толщины слоя плазмы, а также расширяющий допустимый диапазон давлений рабочего газа в камере.

В первом частном случае реализации разработанной герметичной камеры для системы визуализации излучения микроволнового и близкого к нему диапазонов путем регистрации изображения слоя плазмы, возникающей в результате инициированного микроволнового пробоя газа, которым наполнена герметичная камера по крайней мере один из узлов, уменьшающих изменение толщины слоя плазмы, представляет собой армирующую входное окно камеры натянутую на жесткую оправу сетку из диэлектрических нитей.

Во втором частном случае реализации разработанной камеры армирующая сетка установлена с наружной стороны входного окна камеры.

В третьем частном случае реализации разработанной камеры использована армирующая сетка, обеспечивающая возможность изменения давления рабочего газа в камере по крайней мере в диапазоне от атмосферного до 1,6 атм.

В четвертом частном случае реализации разработанной камеры армирующая сетка установлена с внутренней стороны входного окна камеры.

В пятом частном случае реализации разработанной камеры использована армирующая сетка, обеспечивающая возможность изменения давления рабочего газа в камере по крайней мере в диапазоне от 0,4 атм до атмосферного.

В шестом частном случае реализации разработанной камеры использована армирующая сетка, обеспечивающая возможность изменения давления рабочего газа в камере от 0,01 атм до атмосферного.

В седьмом частном случае реализации разработанной камеры первый и второй узел, уменьшающие изменение толщины слоя плазмы, представляют собой армирующие входное окно камеры натянутые на жесткую оправу сетки из диэлектрических нитей, при этом первый узел установлен с наружной стороны входного окна, а второй - с внутренней стороны входного окна камеры.

В восьмом частном случае реализации разработанной камеры использованы армирующие входное окно камеры сетки, обеспечивающие возможность изменения давления рабочего газа в камере по крайней мере в диапазоне от 0,4 до 1,6 атм.

В девятом частном случае реализации разработанной камеры толщина диэлектрических нитей армирующей сетки меньше длины волны микроволнового излучения.

В десятом частном случае реализации разработанной камеры толщина диэлектрических нитей армирующей сетки меньше 1 мм.

В одиннадцатом частном случае реализации разработанной камеры входное окно расположено от рабочей поверхности металлодиэлектрического экрана на расстоянии по крайней мере в 5 раз меньше характерного поперечного размера пучка визуализируемого микроволнового излучения.

В двенадцатом частном случае реализации разработанной камеры по крайней мере один из ее узлов, уменьшающих изменение толщины слоя плазмы, представляет собой плоское разделительное окно в оправе, изготовленное из прозрачного для микроволнового излучения материала и расположенное внутри камеры параллельно рабочей поверхности металлодиэлектрического экрана, причем расстояние от рабочей поверхности экрана до разделительного окна по крайней мере в 5 раз меньше характерного поперечного размера пучка визуализируемого микроволнового излучения.

В тринадцатом частном случае реализации разработанной камеры расстояние между разделительным окном и рабочей поверхностью металлодиэлектрического экрана меньше 1 см.

В четырнадцатом частном случае реализации разработанной камеры толщина разделительного окна по крайней мере в 5 раз меньше длины волны визуализируемого микроволнового излучения.

В пятнадцатом частном случае реализации разработанной камеры толщина разделительного окна меньше 0,2 мм.

В шестнадцатом частном случае реализации разработанной камеры в разделительном окне выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие.

В семнадцатом частном случае реализации разработанной камеры разделительное окно и входное окно камеры выполнены из материалов, прозрачных в видимом или близком к нему диапазонах.

В восемнадцатом частном случае реализации разработанной камеры входное окно камеры установлено не параллельно поверхности металлодиэлектрическим экрана.

В девятнадцатом частном случае реализации разработанная камера содержит разделительное окно в оправе, а входное окно армировано по крайней мере одной натянутой на жесткую оправу сеткой из диэлектрических нитей.

В двадцатом частном случае реализации разработанная камера содержит промежуточное окно из прозрачного для микроволнового излучения материала, разделяющее ее на две герметичные секции, в первой из которых установлены металлодиэлектрический экран и разделительное окно, а во второй установлено входное окно, причем секции выполнены с возможностью независимого напуска и откачки газа.

В двадцать первом частном случае реализации в камере использованы входное и промежуточное окна, обеспечивающие возможность изменения давления рабочего газа в ее первой секции по крайней мере в диапазоне от 0,4 до 1,6 атм.

Новым в предлагаемой авторами камере для системы визуализации микроволн является то, что применен по крайней мере один узел, уменьшающий вариацию толщины слоя плазмы ИПМПГ, а также расширяющий допустимый диапазон давлений рабочего газа в камере и таким образом увеличивающий ширину частотного диапазона работы системы визуализации, причем этот узел слабо искажает падающий на МД экран микроволновый пучок.

Сущность изобретения поясняется следующими фигурами.

На фиг.1 изображен чертеж герметичной камеры с армирующей сеткой, расположенной с наружной стороны входного окна.

На фиг.2 изображена фотография герметичной камеры с армирующей сеткой, расположенной с наружной стороны входного окна.

На фиг.3 изображен чертеж герметичной камеры с армирующей сеткой, расположенной с внутренней стороны входного окна.

На фиг.4 изображен чертеж герметичной камеры с армирующими сетками, расположенными с наружной и внутренней стороны входного окна.

На фиг.3 показан график зависимости величины смещения поверхности входного окна на оси камеры от величины превышения давления ΔР газа в камере относительно атмосферного давления.

На фиг.6 изображен чертеж герметичной камеры с разделительным окном.

На фиг.7 изображен чертеж герметичной камеры с разделительным окном и армирующей сеткой, расположенной с внутренней стороны входного окна.

На фиг.8 изображен чертеж герметичной камеры с разделительным окном и промежуточным окном.

На фиг.9 изображена схема системы для визуализации микроволнового излучения, в которой регистрация изображения плазмы ИПМПГ ведется через входное окно камеры.

На фиг.1 показан схематический чертеж герметичной камеры 1 с узлом, уменьшающим изменение толщины слоя плазмы, в качестве которого использована армирующая сетка 2, расположенная с наружной стороны входного окна 3 камеры 1. Корпус 4 камеры 1 имеет цилиндрическую форму, его внутренний диаметр обычно составляет 10 - 20 см, а глубина 1-2 см. Корпус 4 изготовлен из металла или другого прочного твердого материала. Внутри камеры 1 установлен металлодиэлектрический экран 5, представляющий собой плоскую диэлектрическую подложку, на рабочей поверхности которой расположены мелкие частицы металла, например, металлические опилки. В качестве подложки может быть использован лист твердого диэлектрического материала, например, оргстекла, или диэлектрическая пленка, например, из лавсана. Обычно частицы металла приклеиваются к поверхности подложки. В частном случае частицы металла располагаются на поверхности подложки в хаотическом порядке. Характерный размер металлических частиц и расстояние между ними могут быть, например, порядка десятых долей миллиметра. Предпочтительно, чтобы диаметр МД экрана 5 превосходил по меньшей мере в два раза ширину микроволнового пучка, профиль которого предполагается измерить. Металлодиэлектрический экран 5 устанавливается в камеру 1, например, так, чтобы его задняя поверхность, на которой нет металлических частиц, находилась вплотную к задней стенке камеры 1. МД экран 5 крепится к задней стенке камеры 1 с помощью винтов 6. Входное окно 3 камеры 1 изготовлено из прозрачного для микроволнового излучения материала и расположено перед рабочей поверхностью МД экрана 5. Предпочтительно, чтобы толщина входного окна 3 была намного меньше длины волны визуализируемого микроволнового излучения, например, меньше одной пятой части длины волны. В этом случае отражение микроволнового пучка от входного окна 3 мало, а искажением пучка микроволн при прохождении через входное окно 3 можно пренебречь. Входное окно 3 может быть изготовлено, например, из лавсановой пленки. Входное окно 3 крепится к корпусу 4 с помощью фланца 7, который привинчивается к корпусу 4 с помощью болтов 8 и гаек 9. Герметичность этого соединения обеспечивается с помощью резиновой прокладки 10. Для напуска рабочего газа в камеру 1 и его выхода в атмосферу имеются соответственно входной вакуумный кран 11 и выходной вакуумный кран 12, которые установлены в отверстия в задней стенке корпуса 4 камеры 1. Для беспрепятственного прохождения рабочего газа внутрь камеры 1 в МД экране 5 выполнены два сквозных отверстия 13. С наружной стороны входного окна 3 расположена армирующая сетка 2 из диэлектрических нитей (см. фиг.1 и фиг.2). Для плетения сетки используются тонкие нити из прочного эластичного диэлектрического материала, например, из нейлона, полиэстера, кевлара, вектрана, полиолефина и т.п. или смеси этих материалов. Обычно диаметр нити от 0,1 до 2 мм. Многие типы нитей коммерчески доступны. Может быть использована струна для натяжки бадминтонных ракеток или рыболовная леска. Нить натягивается на кольцевую оправу 14 из металла или другого прочного твердого материала. В оправе 14 сделаны круглые отверстия 15, в которые могут быть вставлены громметы (кембрики) 16 (см. фиг.2). Нить проходит через отверстия 15 или вставленные в них громметы 16. Нить туго, например, с силой по меньшей мере 100 Н натягивается на оправу 14. Обычно используют две нити или две половины одной нити. Их натягивают на оправу под углом друг другу, обычно взаимно перпендикулярно (см. фиг.1 и фиг.2). Одна из нитей проходит поочередно под и над участками другой нити, которая натянута на оправу в перпендикулярном направлении. В частном случае большинство ячеек сетки имеет форму прямоугольника или квадрата с размером его сторон от 0,5 до 2 см. Оправа 14 с армирующей сеткой 2 крепится снаружи камеры 1 винтами 17 к фланцу 7 так, чтобы нить плотно контактировала с окном 3 в пределах его рабочей апертуры. Назначение наружной армирующей сетки 2 состоит в том, чтобы уменьшить деформацию наружу входного окна 3 и тем самым уменьшить вариацию ширины зазора между входным окном 3 и МД экраном 5 в условиях, когда давление рабочего газа в камере 1 больше атмосферного давления. Установка армирующей сетки 2 также позволяет увеличить по сравнению с прототипом максимальную величину давления газа в камере 1. Кроме того, установка армирующей сетки 2 может позволить увеличить апертуру входного окна 3.

На фиг.3 показан схематический чертеж камеры 1 с армирующей сеткой 18 из диэлектрических нитей, которая расположена с внутренней стороны входного окна 3 камеры 1. В этом частном случае могут быть использованы такие же нити, как те, что предлагается использовать для сетки, которая устанавливается с наружной стороны входного окна 3 камеры 1. Нити туго натянуты на кольцевую оправу 19 из металла или другого прочного твердого материала. Оправа 19 с сеткой 18 устанавливается внутри камеры 1. Оправа 19 опирается на заднюю стенку камеры 1 или подложку МД экрана 5. Толщина оправы 19 выбирается такой, чтобы при атмосферном давлении газа в камере 1 сетка 18 плотно контактировала с внутренней поверхностью окна 3. Назначение армирующей сетки 18, помещенной внутри камеры 1, состоит в том, чтобы уменьшить деформацию внутрь камеры 1 входного окна 3 и тем самым уменьшить вариацию ширины зазора между входным окном 3 и МД экраном 5 в условиях, когда давление газа в камере 1 меньше атмосферного давления. Установка армирующей сетки 18 также позволяет понизить давление газа в камере 1 до величины по крайней мере меньше 0,4 атм. Кроме того, установка армирующей сетки 18 может позволить увеличить рабочую апертуру входного окна 3 и при необходимости сделать меньше ширину зазора между МД экраном 5 и входным окном 3.

На фиг.4 изображен схематический чертеж герметичной камеры 1 с армирующими сетками 2 и 18, расположенными с наружной и внутренней стороны входного окна 3. Конструкции наружной и внутренней армирующих сеток 2 и 18 и их оправ 14 и 19 могут быть такими же, как использованы в описанных выше частных случаях реализации устройства, в которых армировка производится только с наружной или внутренней стороны входного окна 3. Установка армирующих сеток 2 и 18 снаружи и внутри камеры 1 соответственно позволяет уменьшить деформацию входного окна 3 камеры 1 при давлении газа в ней как больше, так и меньше атмосферного, а также позволяет увеличить по сравнению с камерой, используемой в системе-прототипе, максимально допустимую величину разницы между давлением газа в камере 1 и атмосферным давлением как при повышенном, так и пониженном давлении газа в камере 1. Кроме того, установка армирующей сетки 18 позволяет сделать меньше ширину зазора между МД экраном 5 и входным окном 3.

С участием авторов было проведено экспериментальное исследование влияния армирующей сетки на величину деформации входного окна 3 камеры 1. В частности, были измерены зависимости величины деформации входного окна 3 от давления рабочего газа в камере 1 при установке снаружи окна 3 армирующей сетки 2, а также при ее отсутствии. В эксперименте использовалась камера 1, корпус 4 которой был изготовлен из нержавеющей стали. Внутренний диаметр камеры 1 и входного окна 3 равнялся 132 мм. Входное окно 3 было сделано из лавсановой пленки толщиной 0,1 мм. С наружной стороны входного окна 3 устанавливалась армирующая сетка 2, сплетенная из синтетических струн для бадминтонных ракеток толщиной 0,6 мм (см. фиг.2). Струны были натянуты на кольцевую оправу 14 из дюралюминия с силой 150 Н. Внутренний диаметр оправы 14 равнялся 114 мм. В круглые отверстия 15 в оправе 14 были вставлены громметы 16. Большинство ячеек сетки 2 имели форму квадрата с размером его сторон примерно 1 см. Камера 1 наполнялась гелием. Давление Р газа в камере 1 измерялось манометром. Величина смещения поверхности входного окна 3 на оси камеры 1 измерялась линейкой глубиномера штангенциркуля. На фиг.5 показаны графики зависимости величины смещения поверхности входного окна 3 на оси камеры 1 от величины превышения давления газа в камере 1 атмосферного давления, здесь - ширина зазора между входным окном 3 и МД экраном 5 при атмосферном давлении, - атмосферное давление. Треугольниками и точками показаны графики зависимости измеренные соответственно в случае установки армирующей сетки 2 снаружи окна 3 и при ее отсутствии. Как видно на фиг.5, при разности давлений 0,1 - 0,2 атм армирующая сетка 2 уменьшает величину смещения поверхности входного окна 3 на оси камеры 1 примерно в два раза, а при разности давлений около 0,5 атм величина смещение поверхности входного окна 3 при наличии сетки 2 в 1,3 раза меньше, чем при ее отсутствии. Кроме того, установка армирующей сетки 2 позволила достигнуть разности давлений ΔР = 1 атм без возникновения необратимой деформации лавсановой пленки, а также без заметного ухудшения ее оптических свойств. При отсутствии сетки 2 и давлении газа 1,5 атм в камере 1 смещение поверхности входного окна 3 на оси камеры 1 составляло примерно 7 мм, такое же смещение было при установке сетки 2 и давлении газа 2 атм. На основании этих экспериментов можно также заключить, что при установке с внутренней стороны входного окна 3 с внутренним диаметром меньше 15 см армирующей сетки 18 из синтетических струн толщиной 0,6 мм минимальное давление рабочего газа в камере 1 можно быть по крайней мере 0,01 атм.

На фиг.6 показан схематический чертеж герметичной камеры 1 с установленным внутри нее тонким разделительным окном 20. Назначение разделительного окна 20 состоит в том, чтобы устранить вариацию толщины слоя плазмы в условиях, когда давление рабочего газа в камере 1 отличается от атмосферного давления. Корпус 4 камеры 1 имеет цилиндрическую форму. Внутри камеры 1 установлен МД экран 5. У камеры 1 имеется входное окно 3 из прозрачного для микроволнового излучения материала. В частном случае по меньшей мере с одной стороны окна 3 может быть расположена армирующая сетка 18 (см. фиг.7), в другом частном случае армировка входного окна 3 может отсутствовать (см. фиг.6). Тонкое плоское разделительное окно 20 из прозрачного для микроволнового излучения материала устанавливается вблизи МД экрана 5 параллельно его рабочей поверхности. В частном случае разделительным окном 20 может быть тонкая пленка, например, из лавсана. Разделительное окно 20 закрепляется в кольцевой оправе 21 из металла или другого прочного твердого материала. Оправа 21 представляет собой, например, два металлических кольца с наружным диаметром немного меньшим внутреннего диаметра корпуса 4. Дальнее от МД экрана 5 кольцо 22 крепится к ближнему кольцу 23 винтами 24. Между кольцами 22 и 23 зажимается разделительное окно 20. Оправа 21 с разделительным окном 20 крепится винтами 25 к задней стенке камеры 1 или подложке МД экрана 5. С обеих сторон разделительного окна 20 давление рабочего газа одинаковое, поэтому разделительное окно 20 является плоским при любом допустимом значении давления рабочего газа в камере 1. Для ускорения процесса устранения разности между давлением газа в области между разделительным окном 20 и МД экраном 5 и в области между разделительным окном 20 и входным окном 3 в разделительном окне 20 вблизи оправы 21 может быть сделано по меньшей мере одно отверстие 26 диаметром несколько миллиметров. Предпочтительно, чтобы количество таких отверстий 26 было больше двух. Расстояние от рабочей поверхности МД экрана 5 до разделительного окна 20 по крайней мере в 5 раз меньше характерного поперечного размера пучка визуализируемого микроволнового излучения. Обычно расстояние между разделительным окном 20 и рабочей поверхностью МД экрана 5 составляет несколько миллиметров. Предпочтительно, чтобы толщина как разделительного 20, так и входного окна 3 была по крайней мере в пять раз меньше длины волны визуализируемого микроволнового излучения, например, толщина разделительного окна 20 меньше 0,2 мм. В этом случае отражение микроволнового пучка от разделительного 20 и входного окна 3 мало, и искажением пучка микроволн при прохождении через них можно пренебречь. При установке в камере 1 разделительного окна 20 в частном случае расстояние между входным окном 3 и МД экраном 5 может быть намного больше, например, на порядок, чем расстояние между МД экраном 5 и разделительным окном 20. При использовании разделительного окна 20 входное окно 3 может быть расположено непараллельно поверхности МД экрана 5. В частном случае реализации системы визуализации микроволнового излучения, когда входное окно 3 и разделительное окно 20 изготовлены из материала, прозрачного для излучения видимого или близких к нему диапазонов, через входное окно 3 и разделительное окно 20 возможно регистрировать изображение плазмы ИПМПГ с помощью телекамеры.

В частном случае реализации, когда в камере 1 установлено разделительное окно 20 и сетка 18, армирующая входное окно 3 с внутренней его стороны (см. фиг.7), оправа 19 сетки 18 может опираться на оправу 21 разделительного окна 20 и крепиться к ней винтами. Использование в системе визуализации камеры 1, внутри которой установлены разделительное окно 20 и внутренняя армирующая сетка 18, позволяет создавать тонкий слой плазмы ИМПГ при давлении рабочего газа менее 200 торр. Такую конструкцию камеры 1 предпочтительно использовать для визуализации микроволн коротковолновой части сантиметрового диапазона и длинноволновой части миллиметрового диапазона, частота которых расположена, например, в диапазоне 15-50 ГГц. Для указанного частотного диапазона давление, при котором порог микроволнового пробоя инертного газа имеет наименьшее значение, лежит в зависимости от частоты микроволн в диапазоне 50-200 торр.

На фиг.8 показан схематический чертеж герметичной камеры 1 с дифференциальным напуском газа. Камера 1 состоит из двух герметичных секций. Эти секции разделяются промежуточным окном 27 из прозрачного для микроволнового излучения материала. Корпус 4 первой секции камеры 1 имеет цилиндрическую форму. Он изготовлен из металла или другого прочного твердого материала. Внутри первой секции установлены МД экран 5 и разделительное окно 20. Оправа 21 с разделительным окном 20 крепится винтами 25 к задней стенке камеры 1 или подложке МД экрана 5. Газ в первую секцию камеры 1 поступает через вакуумный кран 11, откачивается или выходит в атмосферу через вакуумный кран 12. Корпус 28 второй секции камеры 1 представляет собой полый цилиндр (кольцо) из металла или другого прочного твердого материала. К корпусу 28 второй секции камеры 1 с помощью фланца 7 крепится входное окно 3. Фланец 7 привинчивается к корпусу 28 с помощью болтов 8. Герметичность второй секции камеры 1 со стороны входного окна 3 обеспечивается с помощью резиновой прокладки 10. Корпус 28 крепится к корпусу 4 с помощью болтов 29. Между корпусом 4 первой секции и корпусом 28 второй секции установлено промежуточное окно 27. В частном случае промежуточным окном 27 может являться тонкая пленка, например, из лавсана. Герметичность первой и второй секций камеры 1 со стороны промежуточного окна 27 обеспечивается с помощью резиновых прокладок 30 и 31. Газ во вторую секцию камеры 1 поступает через вакуумный кран 32, откачивается или выходит в атмосферу через вакуумный кран 33. Предпочтительно, чтобы толщина разделительного окна 20, промежуточного окна 27 и входного окна 3 была по крайней мере в пять раз меньше длины волны визуализируемого микроволнового излучения, например, их толщина меньше 0,1 мм. В этом случае отражение микроволнового пучка от разделительного 20, промежуточного 27 и входного окна 3 мало, и искажением пучка микроволн при прохождении через них можно пренебречь. В частном случае реализации камеры 1 для системы визуализации излучения микроволнового и близкого к нему диапазонов, когда входное окно 3, промежуточное окно 27 и разделительное окно 20 изготовлены из материала прозрачного для излучения видимого или близких к нему диапазонов, через эти окна возможно регистрировать изображение плазмы ИПМПГ с помощью телекамеры.

Установка промежуточного окна 27 позволяет увеличить по сравнению с камерой-прототипом диапазон изменения давления рабочего газа в первой секции камеры 1, а значит и в промежутке между МД экраном 5 и разделительным окном 20, не используя для этого армировку входного окна 3. При установке промежуточного окна 27 давление рабочего газа в первой секции камеры 1 может отличаться от атмосферного давления на величину более 0,5 атм, причем разность давлений газа с разных сторон входного окна 3, а также разность давлений газа с разных сторон промежуточного окна 27 не будет превышать 0,5 атм. Например, давление рабочего газа в первой секции камеры 1 может быть равно 0,01 атм, давление рабочего газа или воздуха во второй секции камеры 1 может быть равно 0,5 атм. В другом частном случае давление рабочего газа в первой секции камеры 1 может быть 2 атм, во второй секции камеры 1 давление рабочего газа или воздуха равно 1,5 атм. Таким образом, в герметичной камере 1 с дифференциальным напуском газа допустимый диапазон изменения давления рабочего газа в промежутке между МД экраном 5 и разделительным окном 20, где возникает плоский слой плазмы ИПМПГ, составляет по крайней мере от 0,01 до 2 атм.

Работу системы визуализации микроволн, в которой использована предлагаемая герметичная камера с по крайней мере одним узлом, уменьшающим вариацию толщины слоя плазмы инициированного микроволнового пробоя газа, а также позволяющим расширить диапазон давлений рабочего газа, в пределах которого возможно формирование тонкого близкого к плоскому слоя плазмы, рассмотрим на примере варианта системы, в котором регистрация изображения плазмы ИПМПГ ведется через входное окно 3 герметичной камеры 1. Схема такой системы изображена на фиг.9.

Система визуализации микроволн с камерой 1, которая в частном случае реализации содержит армирующую сетку 2, расположенную с наружной стороны входного окна 3 (см. фиг.1), работает следующим образом. Герметичную камеру 1, наполненную рабочим газом под давлением выше атмосферного, закрепляют на юстировочном столе 34, который может перемещаться по оптической скамье 35 (см. фиг.9). С его помощью камера 1 может поворачиваться по азимуту и углу места. Источником 36 мощного микроволнового излучения может являться, например, гиротрон. Камеру 1 помещают на пути распространения микроволнового излучения. Поверхность МД экрана 5 располагают приблизительно перпендикулярно оси микроволнового пучка. Микроволновый пучок проходит внутрь камеры 1 через армирующую сетку 2, входное окно 3 и падает на рабочую поверхность МД экрана 5. В случае, когда толщина диэлектрических нитей у сетки 2, которой армировано входное окно 3, в несколько раз меньше длины волны микроволнового излучения, например, при визуализации микроволн с длиной волны 1 мм толщина нити равна 0,2 мм, рассеяние и дифракция на армирующей сетке 2 несильно искажают форму прошедшего через нее пучка микроволн. Плазма ИПМПГ образуется в области между поверхностью МД экрана 5 и входным окном 3. Изображение плазмы регистрируют через прозрачное входное окно 3 и армирующую сетку 2. Устройство регистрации изображений 37 устанавливают на юстировочном столе 38, с помощью которого оно может поворачиваться по азимуту и углу места, а также поступательно перемещаться в горизонтальной плоскости и в вертикальном направлении. Устройство регистрации изображений 37 располагают вне микроволнового пучка перед входным окном 3 камеры 1. Устройство регистрации изображений 37 и источник 36 микроволнового излучения синхронизуют с помощью генератора сигналов 39. Предварительная калибровка устройства регистрации изображений 37 проводится либо по изображению камеры 1, форма и размеры элементов которой известны, либо по калибровочному шаблону с известной формой и размерами [21]. Предпочтительно, чтобы устройство регистрации изображений 37 работало в линейном режиме, когда электрический сигнал с каждого пикселя ее светочувствительной матрицы пропорционален энергетической экспозиции попадающего на этот пиксель света. Данные с устройства регистрации изображений 37 поступают на устройство обработки данных 40. По пространственному распределению интенсивности оптического излучения слоя плазмы ИПМПГ, зарегистрированному с помощью устройства регистрации изображений 37, используя устройство обработки данных 40, определяют профиль микроволнового пучка. Это осуществляется таким же образом, как это делается при использовании для визуализации системы-прототипа [17, 18].

При регистрации изображения плазмы ИПМПГ через входное окно 3 камеры 1 армирующая сетка 2 частично затеняет плазменный слой от устройства регистрации изображений 37. Чтобы уменьшить влияние затенения на результаты определения профиля микроволнового пучка, можно сделать серию изображений плазмы при разном положении камеры 1 или устройства регистрации изображений 37. Для проведения таких измерений нужно использовать серию импульсов микроволнового излучения предпочтительно одинаковой мощности, каждый из которых приводит к микроволновому пробою газа, инициированному рабочей поверхностью МД экрана 5. Положение камеры 1 может изменяться, например, путем ее поступательного перемещения в плоскости МД экрана 5 с помощью юстировочного стола 34 [17]. Используя серию зарегистрированных при разном положении камеры 1 или устройства 37 изображений плазмы ИПМПГ, путем математической обработки полученных данных можно провести коррекцию измеренного профиля микроволнового пучка. Если регистрация изображения плазмы ИПМПГ производится через прозрачную подложку МД экрана 5 и прозрачную заднюю стенку камеры 1 (см. [17]), то армирующая сетка 2 не будет затенять плазменный слой от устройства регистрации изображений 37.

В частном случае реализации, когда в герметичной камере 1 установлено разделительное окно 20 (см. фиг.6), широкодиапазонная система визуализации микроволн с помощью плазмы ИПМПГ работает следующим образом. Камеру 1 с МД экраном 5, наполненную рабочим газом, помещают на пути распространения микроволнового излучения (см. фиг.9). Микроволновый пучок проходит внутрь камеры 1 через входное окно 3, затем он проходит через разделительное окно 20 и падает на рабочую поверхность МД экрана 5. Камеру 1 ориентируют так, чтобы поверхность МД экрана 5 располагалась приблизительно перпендикулярно оси микроволнового пучка. Плазма ИПМПГ возникает только в области между поверхностью МД экрана 5 и разделительным окном 20, так как разделительное окно 20 препятствует распространению плазмы ИПМПГ в область между разделительным 20 и входным окном 3. При любом допустимом давлении газа в камере 1 ширина зазора между поверхностью МД экрана 5 и разделительным окном 20 остается постоянной в пределах рабочей апертуры МД экрана 5, поэтому толщина слоя плазмы ИПМПГ также остается постоянной в пределах рабочей апертуры МД экрана 5 и не меняется при изменении давления газа в камере 1. Изображение плазмы регистрируют устройством регистрации изображений 37, например, через прозрачные входное окно 3 и разделительное окно 20. По пространственному распределению интенсивности оптического излучения слоя плазмы ИПМПГ, зарегистрированному с помощью устройства регистрации изображений 37, используя устройство обработки данных 40, определяют профиль микроволнового пучка [17, 18].

При использовании в камере 1 разделительного окна 20 входное окно 3 можно установить непараллельно поверхности МД экрана 5, например, под углом 45° (или углом Брюстера) к поверхности экрана 5. Это может быть удобно, например, если предполагается использовать входное окно 3 камеры 1 в качестве делительной пластины для микроволнового пучка. В этом случае слабый микроволновый пучок, отраженный от входного окна 3, может направляться, например, на микроволновый детектор, предназначенный для регистрации формы импульса микроволнового излучения.

Таким образом, предложенная герметичная камера для широкодиапазонной системы визуализации излучения микроволнового и близкого к нему диапазонов позволяет уменьшить изменение толщины плазменного слоя, а также расширить допустимый диапазон давлений рабочего газа в камере и таким образом увеличить ширину частотного диапазона работы системы визуализации.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство SU 497867 (публ. 30.12.1986 г., МПК G01D 7/00) «Приемник для визуального наблюдения и регистрации электромагнитного излучения», авторы Бажулин А.П., Виноградов Е.А., Ирисова Н.А., Митрофанова Н.В., Тимофеев Ю.П., Фридман С.А., Щаенко В.В.;

2. Kuznezov S.O., Malygin V.I. «Determination of gyrotron wave beam parameters)) // International Journal of Infrared and Millimeter Waves, 1991, V. 12, No. 11, p.1241-1252;

3. JawlaS., Hogge J-P., Alberti S., Goodman Т., PiosczykB., Rzesnicki T. «Infrared Measurements of the RF Output of 170-GHz/2-MW Coaxial Cavity Gyrotron and Its Phase Retrieval Analysis)) // IEEE Trans, on Plasma Sci., 2009, V. 37, No. 4, p.414-424;

4. Гитлин M.C. «Визуализация пространственного распределения интенсивности миллиметровых волн при помощи оптического континуума, излучаемого газовым разрядом в смеси Cs-Xe. Часть I. Метод и его физические основы (обзор)» // Успехи прикладной физики, 2015, Т. 3, №6, с. 515-536;

5. Гитлин М.С, Глявин М.Ю., Федотов А.Э., Цветков А.И. «Визуализация пространственного распределения интенсивности миллиметровых волн при помощи оптического континуума, излучаемого газовым разрядом в смеси Cs-Xe (обзор). Часть П. Демонстрация прикладных возможностей метода» // Успехи прикладной физики, 2016, Т. 4, №2, с. 111-126;

6. Gold S.H., Black W.M., Granatstein V.L. et al. «Breakdown of the atmosphere by emission from a millimeter-wave free-electron maser» // Appl. Phys. Lett., 1983, V. 43, No. 10, p.922-924;

7. Бугаев С.П., Канавец В.И., Климов А.И., Кошелев В.И. «Атмосферный СВЧ разряд и исследование когерентности излучения релятивистского многоволнового черенковского генератора»//Доклады АН СССР, 1988, Т. 298, No. 1, с. 92-94;

8. «Электродинамика неравновесного высокочастотного разряда в волновых полях» // В сб. Высокочастотный разряд в волновых полях / под ред. А.Г. Литвака. НПФ АН СССР. Горький, 1988;

9. Батанов Г.М., Грицинин С.И., Коссый И.А. и др. «СВЧ-разряды высокого давления»//Труды ФИАН. М.: Наука, 1985, Т. 160, с. 174-203;

10. HidakaY., Choi E.M., MastovskyL, Shapiro M. A., Sirigiri J.R., Temkin R.J., Edmiston G.F., Neuber A.A., Oda Y. «Plasma structures observed in gas breakdown using a 1,5 MW, 110 GHz pulsed gyrotron» // Physics of Plasmas, 2009, V. 16, p.055702;

11. Bratman V.L., DenisovG.G., Ofitserov M.M., Korovin S.D., Polevin S.D., Rostov V.V. «Millimeter-wave HF Relativistic Electron Oscillators» // IEEE Trans, on Plasma Sci., 1987, V. 15, No. 1, p.2-15;

12. Авторское свидетельство SU 1583877, (публ. 07.08.1990 г., МПК G01R29/08) «Способ визуализации импульсных СВЧ-полей», авторы Коровин С.Д., Ростов В.В., Сморгонский А.В., Шпак В.Г., Яландин М.И.

13. Алексеев И.С, Иванов И.Е., Стрелков П.С, Тараканов В.П., Ульянов Д.К. «Визуализация структуры СВЧ-пучка релятивистского плазменного СВЧ-усилителя» // Физика плазмы, 2017, Т. 43, №3, с. 277-283;

14. Elzhov A.V., GinzburgN.S., Kaminsky А.К., Kuzikov S.V., Perelstein E.A., PeskovN.Yu., Petelin M.I., Sedykh S.N., Sergeev A.P., SergeevA.S., Syratchev I.V., Zaitsev N.I. «Test facility for investigation of heating of 30 GHz accelerating structure imitator for the CLIC project» // Nucl. Instr. and Meth. Phys. Res. A., 2004, V. A528, p.225-230;

15. Batanov G.M., Gritsinin S.I., Kossyi LA. «Non-self-sustained microwave discharge and the concept of a microwave air jet engine)) // J. Phys. D: Appl. Phys., 2002, V. 35, p.2687-2692;

16. Грицинин С.И., Давыдов A.M., Коссый И.А., Арапов К.А., ЧапкевичА.А. «Бирезонансный» источник плазмы на основе линейного микроволнового вибратора со щелью» // Физика плазмы, 2014, Т. 37, №3, с. 290-299;

17. Патент RU 2761984 (публ. 14.12.2021 г., МПК G01R 29/08) «Система для визуализации микроволнового излучения путем регистрации изображения инициированного микроволнового пробоя газа», автор Гитлин М. С;

18. Gitlin М. S., Bulanova S. A., Fokin А. P., Glyavin М. Yu., Orlovsky А. А., Ananichev A. A., Tsvetkov A. I. «Imaging of a High-Power Millimeter Wave Beam Using a Millimeter Wave-Induced Gas Breakdown Initiated by a Metal-Dielectric Screen)) // IEEE Trans, on Plasma Sci., 2022, V. 50, No. 2, p.267 - 274;

19. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987, 592 с;

20. Cook A., Shapiro М., Temkin R. «Pressure dependence of plasma structure in microwave gas breakdown at 110 GHz» // 2010, V. 97, No. 1, p.011504;

21. Грузман И.С, Киричук В.С, Косых В.П., Перетяган Г.И., Спектор А.А. «Цифровая обработка изображений в информационных системах», Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000, 168 с;

Использование: для визуализации излучения микроволнового и близкого к нему диапазонов. Сущность изобретения заключается в том, что герметичная камера для системы визуализации излучения микроволнового и близкого к нему диапазонов путем регистрации изображения слоя плазмы, возникающей в результате инициированного микроволнового пробоя газа, которым наполнена герметичная камера, включает в себя установленный внутри нее металлодиэлектрический экран, входное окно, выполненное из прозрачного для микроволнового излучения материала, при этом по крайней мере одна из частей камеры выполнена из материала, прозрачного в видимом или близком к нему диапазонах, при этом в ней применен по крайней мере один узел, уменьшающий изменение толщины слоя плазмы. Технический результат: обеспечение возможности расширения частотного диапазона визуализируемого излучения, а также обеспечение возможности повышения качества визуализации пространственной структуры микроволновых пучков. 21 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Герметичная камера для системы визуализации излучения микроволнового и близкого к нему диапазонов путем регистрации изображения слоя плазмы, возникающей в результате инициированного микроволнового пробоя газа, которым наполнена герметичная камера, включающая в себя установленный внутри нее металлодиэлектрический экран, входное окно, выполненное из прозрачного для микроволнового излучения материала, при этом по крайней мере одна из частей камеры выполнена из материала, прозрачного в видимом или близком к нему диапазонах, отличающаяся тем, что в ней применен по крайней мере один узел, уменьшающий изменение толщины слоя плазмы.

2. Герметичная камера по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере один из узлов, уменьшающих изменение толщины слоя плазмы, представляет собой армирующую входное окно камеры натянутую на жесткую оправу сетку из диэлектрических нитей.

3. Герметичная камера по п.2, отличающаяся тем, что армирующая сетка установлена с наружной стороны входного окна камеры.

4. Герметичная камера по п.3, отличающаяся тем, что использована армирующая сетка, обеспечивающая возможность изменения давления рабочего газа в камере по крайней мере в диапазоне от атмосферного до 1,6 атм.

5. Герметичная камера по п.2, отличающаяся тем, что армирующая сетка установлена с внутренней стороны входного окна камеры.

6. Герметичная камера по п.5, отличающаяся тем, что использована армирующая сетка, обеспечивающая возможность изменения давления рабочего газа в камере по крайней мере в диапазоне от 0,4 атм до атмосферного.

7. Герметичная камера по п.5, отличающаяся тем, что использована армирующая сетка, обеспечивающая возможность изменения давления рабочего газа в камере от 0,01 атм до атмосферного.

8. Герметичная камера по п.2, отличающаяся тем, что первый и второй узлы, уменьшающие изменение толщины слоя плазмы, представляют собой армирующие входное окно камеры натянутые на жесткую оправу сетки из диэлектрических нитей, при этом первый узел установлен с наружной стороны входного окна, а второй - с внутренней стороны входного окна камеры.

9. Герметичная камера по п.8, отличающаяся тем, что использованы армирующие входное окно камеры сетки, обеспечивающие возможность изменения давления рабочего газа в камере по крайней мере в диапазоне от 0,4 до 1,6 атм.

10. Герметичная камера по любому из пп.2-9, отличающаяся тем, что толщина диэлектрических нитей армирующей сетки меньше длины волны микроволнового излучения.

11. Герметичная камера по любому из пп.2-9, отличающаяся тем, что толщина диэлектрических нитей армирующей сетки меньше 1 мм.

12. Герметичная камера по п.2, отличающаяся тем, что входное окно расположено от рабочей поверхности металлодиэлектрического экрана на расстоянии по крайней мере в 5 раз меньше характерного поперечного размера пучка визуализируемого микроволнового излучения.

13. Герметичная камера по п.1, отличающаяся тем, что по крайней мере один из ее узлов, уменьшающих изменение толщины слоя плазмы, представляет собой плоское разделительное окно в оправе, изготовленное из прозрачного для микроволнового излучения материала и расположенное внутри камеры параллельно рабочей поверхности металлодиэлектрического экрана, причем расстояние от рабочей поверхности экрана до разделительного окна по крайней мере в 5 раз меньше характерного поперечного размера пучка визуализируемого микроволнового излучения.

14. Герметичная камера по п.13, отличающаяся тем, что расстояние между разделительным окном и рабочей поверхностью металлодиэлектрического экрана меньше 1 см.

15. Герметичная камера по п.13, отличающаяся тем, что толщина разделительного окна по крайней мере в 5 раз меньше длины волны визуализируемого микроволнового излучения.

16. Герметичная камера по п.13, отличающаяся тем, что толщина разделительного окна меньше 0,2 мм.

17. Герметичная камера по п.13, отличающаяся тем, что в разделительном окне выполнено по крайней мере одно сквозное отверстие.

18. Герметичная камера по п.13, отличающаяся тем, что разделительное окно и входное окно камеры выполнены из материалов, прозрачных в видимом или близком к нему диапазонах.

19. Герметичная камера по п.13, отличающаяся тем, что входное окно камеры установлено не параллельно поверхности металлодиэлектрического экрана.

20. Герметичная камера по п.13, отличающаяся тем, что входное окно камеры армировано по крайней мере одной натянутой на жесткую оправу сеткой из диэлектрических нитей.

21. Герметичная камера по п.13, отличающаяся тем, что содержит промежуточное окно из прозрачного для микроволнового излучения материала, разделяющее её на две герметичные секции, в первой из которых установлены металлодиэлектрический экран и разделительное окно, а во второй установлено входное окно, причем секции выполнены с возможностью независимого напуска и откачки газа.

22. Герметичная камера по п.21, отличающаяся тем, что использованы входное и промежуточное окна, обеспечивающие возможность изменения давления рабочего газа в ее первой секции по крайней мере в диапазоне от 0,4 до 1,6 атм.