II. Методика лазерного рассеяния плазмы
Известно, что основную роль при рассмотрении процесса лазерного рассеяния играет параметр Солпитера, который определяется выражением:
(31) ,
где 
-радиус Дебая, 
-длина когерентности, связанного с длиной волны падающего излучения 
и углом рассеяния.
Если параметр Солпитера мал, 
<<1 , длина 
<<r, то рассеяния света на электронах никак несвязно с экранирующим действием зарядов дебаевской
Рисунок 13. Формирование рассеянного излучения.
Спектр рассеянного излучения определяется двойным эффектом Доплера.
Расчеты показывают, что полуширина спектра рассеянного излучения пропорционально электронной температуре:
.
Для рубинового лазера при 
=0 получим следующую расчетную формулу:
При >>1, полуширина спектрального контура рассеянного излучения пропорционально ионной температуре: 
(34)
Типичная экспериментальная схема установки получению рассеянного излучения приведена на рисунке 14
Рисунок 14 Схема установки по лазерному рассеянию
Лазер,
С - конденсаторы,
Плазма,
Камера,
Поглощаюая камера,
Анализатор спектра,
Фотоприемник
9-регистрирующие устройства
Лазерное излучение, попадая в камеру 4, рассеивается плазмой, основная часть излучения проходит через плазму и направляется в поглощающую ловушку. Рассеянное излучение собирается оптической системой, направляется на анализатор спектра и фотоприемник, а затем на регистрирующее устройство. Отметим некоторые особенности лазерного рассеяния.
|
|
|
Во-первых, в основе метода лежит наблюдение непосредственного взаимодействия квантов света с частицами плазмы. Это упрощает принципиальную сторону дела, поскольку само явление не определяется таким фактором как нарушение макссвеловского распределения, которое трудно подается оценке; во-вторых, обеспечивает уникальное временное и пространственное разрешение и дает большую информацию о плазме: то есть, позволяет определить такие параметры как температуру и концентрацию электронов; температуру и концентрацию ионов, а также моменты функции распределения электронов по скоростям.
К недостатком метода следует отнести малое сечение рассеяния и как следствие малую мощность рассеянного излучения
Лекция 9
Методы, основанные на прохождении волн через плазму. Эксперименты.
План лекции
I.Сущность метода микроволновой диагностики
II.Методика определения параметров плазмы
I.Сущность метода микроволновой диагностики
Величину фазового сдвига волны и степень ее ослабления при прохождении через плазму можно определить с помощью микроволнового интерферометра.
|
|
|
Интерферометр позволяет измерить как фазу, так и амплитуду сигнала, прошедшего через плазму. Если знания амплитуды не требуются, то, используя фазовый детектор или более сложную систему регистрации, можно исключить влияние вариаций амплитуды на фазовые измерения. При этом выходные характеристики интерферометра слабо зависят от амплитуды волны и определяются в основном величиной фазового сдвига. Если в волноводном тракте на участке между приемной антенной и фазовым компаратором поместить направленный ответвитель и отвести часть мощности в отдельный волновод, соединенный с дополнительным детектором, то одновременно с измерениями фазового сдвига можно определить амплитуду волны, прошедшей через исследуемую плазму. Подобным же образом с помощью направленного ответвителя, расположенного перед излучающей антенной, можно зарегистрировать сигнал, отраженный от плазмы.
Если длины опорного канала и канала, в котором имеется участок, заполненный плазмой, неодинаковы, то величина выходного сигнала интерферометра становится чувствительной к изменению частоты. Этот эффект можно использовать для измерения плотности электронов в нестационарных разрядах. Один из волноводных каналов интерферометра (как правило, тот, в котором излучение проходит через плазму) делают намного длиннее, чем другой канал. Частоту генератора модулируют в пределах небольшого интервала ∆Ф. При этих условиях набег фазы между сигналами, прошедшими через оба канала, равен:
|
|
|
∆Ф= ∆Ф1- ∆Ф2= 
(L1∆λg – L2∆λg) ≈ 
( 
)2 
∆L (35)
где ∆L — разность длин волноводных каналов, a λg — длина волны в волноводе, которая предполагается одной и той же в обоих каналах. Если осциллограф синхронизован с модулирующим генератором, то на экране осциллографа будет наблюдаться стационарная интерференционная картина — последовательный ряд максимумов и минимумов выходного сигнала. При изменении плотности плазмы фаза волны, прошедшей через плазму, будет меняться, приводя к соответствующему сдвигу интерференционной картины и позволяя тем самым производить непрерывную регистрацию изменений плотности. Если плотность плазмы становится выше критической, то на один из входов фазового компаратора сигнал не поступает и интерференция исчезает.
|
|
|
При исследовании пространственного распределения плотности плазмы при определении критических частот можно по одному и тому же волноводному тракту пропускать одновременно две (или более) волны с разными частотами. С помощью разделительных устройств можно направить сигналы от двух генераторов в одну излучающую антенну и, наоборот, разделить сигналы различных частот, принятые второй антенной, и подать, их на соответствующие детекторы.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 268; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!