Способ подавления ионно-звуковыхВОлН B ОгРАНичЕННОй плАзМЕ Советский патент 1981 года по МПК H05H1/02 H05H1/24 

(54) СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ ИОННО-ЗВУКОВБ1Х ВОЛН В ОГРАНИЧЕННОЙ ПЛАЗМЕ

1

Изобретение относится к физике плазмы, плазменной электронике и может быть использовано при исследованиях различных коллективных процессов в плазме, в ионных и газовых лазерах, плазменных источниках свет, лазерной плазме и т.д.

Как известно, в плазменных системах одним из типов коллективных явлений, связанных с движением ионов, являются ионнозвуковые волны, которые оказывают большое влияние на динамику процессов в плазме, в частности на процессы переноса, нагрев и др.

В ограниченной плазме, вследствие отражения ионно-звуковых волн от граниды, могут устанавливаться стоячие волны достаточно большой амплитуды, что вызывает модуляцию параметров плазмы. Поэтому возникает необходимость управления уровнем ионно-звуковых волн вплоть до их полного подавления.

Известен способ подавления ионно-звуковых неусточивостей, основанный на том, что при взаимодействии модулированного пучка электронов с плазмой в результате нелинейных эффектов возможно подавление ионно-звуковых волн.

Однако этот способ требует введения в плазму пучка электронов, что связано со значительными конструкционными сложностями. Кроме того, модуляция пучка, хотя и приводит к подавлению ионно-звуковых волн, одновременно вцзывает модуляцию

параметров плазмы с частотой модуляции пучка.

Известен способ резонансного подавления ионно-звуковых волн в результате воздействия на систему внешней периодической

силы. Для этогр используют систему магнитных катушек, с помош,ью которой создают переменное магнитное поле с индукцией, направленной перпендикулярно электрическому полю разряда 1.

Однако система эта сложна и может быть

применена для ограниченного типа плазменных устройств.

Наиболее близким к предлагаемому является способ подавления ионно-звуковых волн в ограниченной плазме, включаюш,ий введение в плазму электрода под отрицательным по отношению к плазме пбтенциалом и подачу на него переменного напряжения, основанный на том, что на сетку, введенную в плазму и имеющую потенциал, ютрицательный по отношению к потенциалу плазмы, подается переменное напряжение с частотой (00 (Opt ( Wpi - ионная плазменная частота), которое приводит к возбуждению в плазме ионно-звуковой волны. Частота подбирается кратной частоте стоячей ионно-звуковой волны, которая спонтанно возбуждается в плазме еще до приложения переменного сигнала к сетке. В результате нелинейного взаимодействия двух волн (собственной и возбужденной с помощью- сетки) происходит подавление собственной волны. При этом амплитуда ионно-звуковой волны, возбуждаемой .сеткой, не падает, а в ряде случаев даже нарастает, поскольку происходит перекачка энергии из одной моды в другую 2.

Однако этот метод не устраняет модуляцию параметров плазмы, поскольку при подавлении собственной ионно-звуковой волны в плазме происходит модуляция параметров плазмы с частотой переменного электрического поля, приложенного к сетке.

Цель изобретения - снижение уровня модуляции параметров плазмы путем уменьшения коэффициента отражения ионно-звуковой волны.

Указанная цель достигается тем, что в способе подавления ионно-звуковых волн в ограниченной плазме, включающем введение в плазму, электрода под отрицательным по отнощению к плазме потенциалом и подачу на него переменного напряжения, частоту переменного напряжения выбирают из условия

lOtopi Шр1 - ионная плазменная частота;

ОХ) -частота переменного напряжения.

На чертеже изображена установка, поясня ощая предлагаемый способ.

Установка содержит цилиндрическую камеру 1 из нержавеющей стали диаметром 400мм и высотой 300мм. На фланце 2 расположены вольфрамовый катод 3, электрод 4, представляющий собой сетку диаметром 200 мм из нержавеющей стальной проволоки, сетку 5 и зонд 6 Лэнгюра. На фланце 7 установлена сетка 8. Обе сетки 5 и 8 изготовлены из молибденовой проволоки диаметром 0,1 мм с щагом 0,8-1 мм, диаметры сеток 80 мм и 110мм соответственно, расстояние между сетками 110мм. Зонд б Лэнгмюра выполнен с возможностью перемещения в пространстве между сетками 5 и 8 вдоль вертикальной оси камеры с помощью механизма 9 с вакуумным уплотнением.

Способ бсуществляется следующим образом.

Плазму в камере создают с помощью катода 3 и электрода 4, на который подают разрядное напряжение. Плазма имеет следующие параметры: п Tg - 2-ЗэВ при давлении газа в камере Р . Ионно-звуковые волны возбуждают импульсами прямоугольной формы, подаваемыми на сетку 5. Границей плазмы служит сетка 8, на которую подают синусоидальное напряжение с частотой а о Полное подавление отраженной волны наступает при напряжении на сетке 8 2В.

Таким образом, подавая переменное напряжение на сетку 8, можно менять амплитуду отраженной волны вплоть до полного подавления ионно-звуковых волн.

Предлагаемый способ позволяет плавно изменять коэффициент отражения ионнозвуковых волн от границй плазмы и тем самым влиять на уровень ионно-звуковых колебаний в ограниченной плазме вплоть до их полного подавления.

Формула изобретения

Способ подавления ионно-звуковых волн а ограниченной плазме, включающий введение в плазму электрода под отрицательным по отнощению к плазме потенциалом и подачу на него переменного напряжения, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня модуляции параметров плазмы путем уменьщения коэффициента отражения ионно-звуковой волны, частоту переменного напряжения выбирают из условия

10( -.

где Wpi - ионная плазменная частота; Шо - частота переменного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

ограниченной слабоионизованной плазме. Сб. «Физика плазмы, Мецнереба; 1975, с. 45 (прототип).

z..