научный журнал по физике Физика плазмы ISSN: 0367-2921

ИСАЕВ Н.В., ЧМИЛЬ А.И., ШУСТИН Е.Г. — 2004 г.

Функция распределения по энергиям ионного потока, покидающего область пучково-плазменного разряда, сопоставлена с данными зондовых измерений в области разряда. Показано, что вдоль оси разряда можно выявить область повышенной ионизации, положение которой зависит от внешних параметров разряда, в частности, давления газа. Средняя энергия ионов, выходящих из плазмы вне этой области, определяется потенциалом плазменного шнура. Однако в области повышенной ионизации имеется дополнительный механизм ускорения ионов, в результате которого энергия ионов из этой области в 1.5-5 раз превышает энергию электростатически ускоренных ионов. Полученные результаты могут открывать перспективу создания плазмохимического реактора для обработки материалов микроэлектроники с управлением энергетическими характеристиками ионов.

ЛОПАЕВ Д.В., СМИРНОВ А.В. — 2004 г.

БАКШТ Р.Б., ЛАБЕЦКИЙ А.Ю., ОРЕШКИН В.И., РУССКИХ А.Г., ЧАЙКОВСКИЙ С.А., ШИШЛОВ А.В. — 2004 г.

Работа посвящена исследованию процесса пробоя вдоль микропроводника при его электрическом взрыве в вакууме. В экспериментах изучалось влияние диаметра проводников, скорости энерговклада в проводник и нанесение изолятора на поверхность электродов в месте их контакта с проводником на характеристики взрыва микропроводников и сопровождающего его пробоя. Взрыв проводников производился при положительной полярности высоковольтного электрода. Предельные значения скорости нарастания плотности тока составили 6 х 10 11-5 х 10 16 А/(с см 2). Показано, что пробой вдоль проводника во многом аналогичен газовому пробою. Изоляция поверхности электродов позволяет избежать пробоя и увеличить энерговклад до значений энергии сублимации.

ГРЯЗНОВ В.К., ДЕНИСОВ О.Б., КУЛИШ М.И., МИНЦЕВ В.Б., ОРЛОВ Н.Ю., ФОРТОВ В.Е. — 2004 г.

Методика расчета штарковского сдвига и уширения спектральных линий разработана на основе ионной модели плазмы в сочетании с новыми теоретическими и вычислительными методами учета эффекта Штарка. Проведено сравнение теоретических результатов с экспериментальными данными по измерению уширения и сдвига спектральных линий в сильно неидеальной плазме.

АНИКИН Н.Б., СТАРИКОВСКАЯ С.М., СТАРИКОВСКИЙ А.Ю. — 2004 г.

АЛЕКСАНДРОВ В.В., ГРАБОВСКИЙ Е.В., МИТРОФАНОВ К.Н., ОЛЕЙНИК Г.М., САСОРОВ П.В., СМИРНОВ В.П., ФРОЛОВ И.Н. — 2004 г.

Электротехническими и оптическими методами показано, что процесс токового сжатия цилиндрической полой сборки из вольфрамовых проволок состоит из двух фаз. В течение первой фазы под действием потока тепла из токонесущей плазмы происходит наработка плазмы из плотных кернов проволок и заполнение этой плазмой внутреннего пространства лайнерной сборки. На этой фазе измеренное значение индуктивности лайнера и диаметр его видимого изображения почти не меняются. В течение второй фазы происходит сжатие всего вещества на ось и увеличивается индуктивность разрядного промежутка. В данной работе на основе анализа электротехнических параметров нагрузки на установке Ангара-5-1 (ток, напряжение) проводится исследование процесса токового сжатия проволочных сборок и определяются зависимости от времени индуктивности нагрузки, среднего радиуса распределения тока и момент начала сжатия. Сопоставление моментов начала сжатия лайнера, определяемых по его видимому размеру и путем электротехнических измерений, свидетельствует об их хорошем соответствии друг другу. Коэффициент сжатия среднего радиуса распределения тока оказался меньше, чем регистрируемый оптическими и рентгеновскими методами. Это связано с тем, что на периферии исходной проволочной сборки к моменту максимального сжатия протекает только часть тока.

ГИН Д.Б., ГУСЕВ В.К., ДОЙНИКОВ Д.Н., ИЗОТОВ А.Л., КРИКУНОВ С.В., МИНЕЕВ А.Б., НАЙДЕНОВ В.О., ПЕТРОВ Ю.В., ПОДУШНИКОВА К.А., ПОЛУНОВСКИЙ И.А., РОЖДЕСТВЕНСКИЙ В.В., САХАРОВ Н.В., ЧУГУНОВ А.И., ЧУГУНОВ И.Н., ШЕВЕЛЕВ А.Е. — 2004 г.

В экспериментах на сферическом токамаке Глобус-М в режиме омического нагрева плазмы проведены исследования поведения убегающих электронов. Использование в измерениях двух спектрометров жесткого рентгеновского излучения с высоким временным разрешением дало возможность наблюдать периодические всплески интенсивности жесткого рентгеновского излучения. Данный эффект может быть связан с МГД-колебаниями во внутренней области плазмы и на периферии.

2004

БУЛАНОВ С.В., ЕСИРКЕПОВ Т.Ж., КОГА ДЖ., ТАДЖИМА Т., ФАРИНА Д. — 2004 г.

Результаты компьютерного моделирования методом частиц в ячейке демонстрируют режимы взаимодействия мощного лазерного излучения с плазмой, в которых энергия быстрых ионов заметно превышает энергию электронов. Представлена теоретическая модель ускорения ионов на фронте облака релятивистских электронов, расширяющегося в вакуум в режиме сильного разделения зарядов, объясняющая этот режим. Полученные в рамках этой модели результаты описывают структуру электрического поля и динамику быстрых ионов внутри электронного облака. Найден верхний предел на энергию, которую ионы могут приобрести на фронте расширяющегося электронного облака.

ТИМОФЕЕВ А.В. — 2004 г.

Получена система волновых уравнений, описывающая электромагнитные колебания плазменного столба с частотой порядка ионной циклотронной при произвольной температуре электронов. Эта система, в частности, учитывает резонансное взаимодействие электронов с колебаниями в режиме ТТМР. Проанализирован эффект усиления плазмой электромагнитных полей, возбуждаемых токовыми антеннами. Рассмотрена эволюция полей по мере роста плотности плазмы, начиная с нулевой (вакуум). Определены основные характеристики процесса ИЦР-нагрева плазмы по методу малой добавки в проектируемой установке ЭПСИЛОН.

ИГНАТОВ А.М. — 2004 г.

Обсуждается теория возмущений для уравнения Власова, основанная на разложении гамильтониана по степеням отклонения канонических переменных от равновесных значений. В отличие от традиционного подхода этот вариант теории возмущений в каждом порядке обеспечивает сохранение энергии. В частности, построены решения линеаризованных уравнений, переносящие определенную энергию и импульс. Исследуется также влияние распадных процессов на развитие кинетической пучковой неустойчивости.

ШУРЫГИН В.А. — 2004 г.

Анализ поведения примесей по данным наблюдения их эмиссии в плазме токамака приводит к необходимости различать динамику ионов, например, перенос от их кинетики - движения ионов по зарядовым и/или возбужденным состояниям в результате атомных процессов в плазме. Основанием предлагаемого подхода к решению этой проблемы является систематический анализ кинетики зарядовых распределений примесей, связанных с ней эффектов, условий их наблюдения и типичных масштабов. Количественный анализ проводится в терминах моментов зарядовых распределений таких, как средний заряд m и дисперсия D. Рассмотрены аналитические методы решения системы уравнений зарядовой кинетики. Впервые используется подход, основанный на использовании свойств симметрии кинетической матрицы. Рассмотрены элементарные типы зарядовой кинетики примесей и ее предельные случаи. Представлен детальный анализ нестационарного поведения функции моментов D(m) зарядовых распределений. В терминах моментов D(m) проведен количественный анализ имеющихся экспериментальных и модельных зарядовых распределений примесей C, O, Ne, Ar для токамаков JET, DIII-D, TORE SUPRA, ALCATOR-C, TEXTOR, PLT, TFR, DAMAVAND. Показано, что функции D(m) модельных распределений для рассмотренных примесей практически не чувствительны к коэффициенту диффузии D A < 1 м 2/с в центре шнура. Эквивалентные D(m), полученные для периферии плазмы, могут представлять конвективные потоки ионизующихся и/или рекомбинирующих примесных ионов.

БОБЫЛЕВ Ю.В., КУЗЕЛЕВ М.В. — 2004 г.

Дан систематический анализ и проведена классификация режимов неустойчивостей релятивистского трубчатого электронного пучка в волноводе с трубчатой плазмой. В различных предельных случаях вычислены инкременты неустойчивостей и определены необходимые для их развития резонансные условия. Рассмотрена неустойчивость с максимальным инкрементом нарастания, развивающаяся в случае релятивистского сильноточного пучка в волноводе с плотной плазмой. Исследована возможность развития низкочастотной неустойчивости пучка в волноводе с плазмой малой плотности. Для систем с параметрами, близкими к экспериментальным, приведены характерные примеры зависимостей инкрементов от волновых чисел возмущений.

МОРФИЛЛ Г.Е., ТОМАС Х., ЦЫТОВИЧ В.Н. — 2004 г.

Настоящая статья завершает серию обзорных статей, посвященных исследованиям комплексной пылевой плазмы, в которой одна из компонент (пыль) находится в кристаллическом или жидком состоянии, в то время как другие компоненты (электроны, ионы и нейтральные частицы) являются слабо взаимодействующими. В данном обзоре обсуждаются различные теоретические методы исследования комплексной плазмы. Основные успехи теории касаются газового или слабонеидеального состояний комплексной плазмы. Рассмотрены достижения новых кинетических и гидродинамических методов описания комплексной плазмы. До сих пор только обобщенный метод Ван-дер-Ваальса использовался для описания фазовых переходов в комплексной плазме и образования плазменного конденсата. Ниже описаны критерии переходов и проведено сравнение с существующими экспериментальными данными. Также обсуждаются и сравниваются с экспериментом теоретические и численные результаты по нелинейным структурам, таким как пылевые войды (области с полным отсутствием пыли), приэлектродные пылевые слои и конвективные пылевые вихри, полученные при помощи решения стационарных уравнений баланса. В настоящее время экспериментальное изучение этих явлений происходит очень быстрыми темпами, тогда как теория заметно отстает. Дальнейшее развитие новых теоретических моделей может основываться на описанных в предыдущих частях обзора элементарных физических процессах в комплексной плазме. Однако для детального сравнения теории и эксперимента нужны также более точные экспериментальные диагностики наблюдаемых явлений. В заключительной части обзора обсуждаются общие тенденции эксперимента и теории. Описаны некоторые приложения к промышленности, астрофизике и окружающей среде.

ГУРЕЙ А.Е., ДОЛГОВ А.Н., ПРОХОРОВИЧ Д.Е., САВЕЛОВ А.С., ТИХОМИРОВ А.А. — 2004 г.

Приведены результаты исследования параметров корпускулярной эмиссии из плазмы микропинчевого разряда, выполненного с использованием времяпролетной методики и зондовой диагностики плазменного потока из области разряда. Параллельно выполнялась регистрация мягкого рентгеновского излучения микропинча. Проведен анализ экспериментальных данных в рамках модели радиационного сжатия.

ГУРЕВИЧ А.В., ЗЫБИН К.П., КАРЛСОН Х., МЕДВЕДЕВ Ю.В. — 2004 г.

Построена кинетическая теория сильной ленгмюровской турбулентности, возбуждающейся в области отражения мощной обыкновенной радиоволны в ионосферной плазме. Определены структура и количество кавитонов, возникающих в развитой стадии турбулентности. Исследовано ускорение электронов и показано, что возникает значительный “хвост” у функции распределения, имеющий эффективную температуру T eff в 50 - 100 раз превышающую температуру плазмы. Область, занятая быстрыми электронами, в сотни раз превосходит толщину слоя ленгмюровской турбулентности. Показано, что результаты теории находятся в хорошем соответствии с ускорением электронов и свечением плазмы, наблюдаемыми в ионосферных экспериментах.

ТРУБЕЦКОВ Д.И., ХРАМОВ А.Е. — 2004 г.

Анализируется взаимодействие электронного потока, сфокусированного положительным ионным фоном, с электромагнитными волнами в таком современном устройстве плазменной СВЧ-электроники как пазотрон - приборе с длительным взаимодействием и ионной фокусировкой электронного потока.

БЕЛОВ А.М., МАКАШИН И.Н. — 2004 г.

Представлен комплекс МГД-диагностики, созданный на токамаке Т-11М для исследования динамики развития срыва и предшествующей ему фазы разряда. Комплекс обеспечивает исследование структуры магнитных флюктуаций плазменного шнура. Состав комплекса: набор точечных магнитных зондов, размещенных в нескольких полоидальных сечениях тора; система сбора данных, обеспечивающая синхронность регистрации сигналов точечных магнитных зондов; система синхронизации, обеспечивающая запуск системы сбора данных при регистрации срыва; система обработки и представления результатов регистрации магнитных флюктуаций плазменного шнура. Приводятся примеры работы комплекса МГД-диагностики на токамаке Т-11М.

СКОВОРОДА А.А. — 2004 г.

Используется локальное дисперсионное уравнение неоднородной анизотропной плазмы большого давления, полученное в приближении Чу-Голдбергера-Лоу, для изучения качественной картины мелкомасштабных МГД-неустойчивостей плазмы в альтернативных магнитных конфигурациях, в которых эффект сжимаемости играет существенную стабилизирующую роль. Показана важность выполнения условия Бернштейна-Кадомцева для снижения инкрементов квазижелобковых колебании. Умеренная анизотропия плазмы не оказывает сильного дестабилизирующего влияния на МГД-устойчивость плазмы в альтернативных системах при выполнении условия Бернштейна-Кадомцева. Обсуждается эффект исчезновения электронной сжимаемости при сохранении ионной сжимаемости, приводящий к ужесточению условия Бернштейна-Кадомцева при изменении продольного волнового числа.

КАКУРИН А.М., ОРЛОВСКИЙ И.И. — 2004 г.

Представлен новый подход к обработке экспериментальных данных МГД-диагностики с целью изучения пространственной структуры крупномасштабных МГД-неустойчивостей. Применяется метод эмпирической модовой декомпозиции для разложения многомодового МГД-возмущения на отдельные моды с последующей их идентификацией путем построения пространственного аналитического сигнала с помощью преобразования Гильберта. Метод может использоваться при анализе структуры тиринг-неустойчивости и мод, развивающихся из-за конечности проводимости стенки.