Реферат
Методи дослідження плазми
Введення
Класифікація (активні, пасивні, контактні, безконтактні). Метод електричних зондів Ленгмюра. Метод магнітних зондів, оптичні, корпускулярні методи дослідження плазми.
Діагностика плазми використовує методи ряду фундаментальних фізичних наук:
атомна фізика (спектроскопія у всіх діапазонах хвиль) - аналіз спектрів.
ядерна фізика (аналіз продуктів ядерних реакцій)
квантова електроніка (експерименти з розсіювання лазерного випромінювання на плазмі)
радіофізика (зондування плазми за допомогою радіохвиль)
електротехніка (зондові і магнітні вимірювання).
Напрями досліджень
вимірювання концентрації заряджених і нейтральних частинок;
вимір енергетичного розподілу заряджених частинок;
вимір потоків енергії і частинок на стінки;
вимір T електронною та іонною компонент;
дослідження спрямованого руху плазми як цілого;
дослідження ВЧ спектрів плазми;
вимір енергетичного часу життя плазми;
вимір коефіцієнта дифузії, теплопровідності, електропровідності і т.д.
Класифікація методів вивчення властивостей плазми
пасивні методи (аналіз випромінювання) см на звороті);
активні методи (просвічування плазми сфокусованим інтенсивним пучком ел-маг. випромінювання. За його розсіюванню і ослаблення можна оцінити характеристики плазми).
контактні методи (маг. та ел. зонди) - для холодної плазми.
безконтактні методи - для гарячої плазми
Пасивні методи (аналіз потоків часток з плазми) поділяються на такі групи:
аналіз потоків випромінювання: стаціонарні методи (визначають інтегральні характеристики) і динамічні (реєструють розвиток процесу в часі). Детектори для вимірювання енергетичних характеристик: термопари, болометри, терморезистори. Детектори для вимірювання спектральних складових: спектрометри + Фоторегистратори;
аналіз потоків часток. Детекторами служать різні форми: фарадєєво циліндри (для аналізу заряджених і нейтральних частинок. Нейтральні частинки можуть бути перетворені в заряджені).
Потоки енергії вимірюються калориметричну методами. Детекторами служать пластини (~ погл. 20%) і глибокі циліндри (до 100%).
Динамічні вимірювання проводяться за допомогою германієвого терморезистора. Дозвіл в часі ~ 10 мкс., Чутливість ~
- 4 Дж.
Одним з перших - метод електричного зонда Ленгмюра.
Дозволяє визначити: концентрацію n, температуру е -, потенціал плазми.
Гідність - локальність вимірювання характеристики.
Застосовують у холодній, розрідженій плазмі.
Розмір зонда вибирають l" ? св. ін.
Нехтують електронно-іонної емісією, розпиленням зонда під дією часток, магнітним полем зонда. Матеріал зонда W, M o (поволока).
Рис. 1
Рис. 2. Іонний потік насичення. Електронний + іонний струм. Електронний струм насичення
I. : - електрони не проходять на зонд.
Залишається іонний струм
Формула хаотичного токаi - середня швидкість; - площа зонда;
/2 - половина іонів рухається від зонда;
З ростом U (| U | зменшується, U lt; 0) найшвидші електрони починають долати бар'єр eU зонда і потрапляють на зонд. I починає знижуватися (I=Ii-Ie -).
Навколо зонда буде хмара іонів на відстані ~ Rg (дебаєвський).
У точці S Ii=Ie .. | U | зменшується - електронний струм зростає, Iобщ=Ii-Ie -.
e gt; Ii. У точці 0 Ii=0, Uзонда=Uплазми.
. Весь електронний струм йде на зонд, щільність струму=j хаотичного електронного струму в плазмі.
Переміщуючи зонд можна побудувати розподіл потенціалів, отже, встановити розподіл Епрдольн.,.
Можливо визначення температури електронів:
= (1)
де jeo - струм насичення; - потенціал зонда по відношенню до потенціалу плазми;
Логаріфміруя (1), а потім диференціюючи за U отримуємо:
=
==
tg?- Нахил графіка I=I (U), побудованого в напівл...
