Устройство для измерения электронной концентрации в столбе плазмы

Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 04.7,1966 ( 1074617/26-25)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 26 Л,1968. Бюллетень5 Кл, 21 а 4, 71 МПК б 01 гУДК 621,372,8(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете МинистровУСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ В СТОЛБЕ ПЛАЗМЫте(макс -При уменьшении 25 1Известны устройства для измерения электронной концентрации в плазме, в которых газоразрядная трубка помещается в прямоугольный волновод, Такие устройства содержат СВЧ-генератор и индикатор проходящей волны, Максимальную электронную концентрацию плазмы, которая в газоразрядной трубке располагается по оси, определяют путем измерения частоты, при которой происходит отражение СВЧ-сигнала от плазмы.Целью данного изобретения является определение концентрации на различных расстояниях от оси. Для этого разрядная трубка установлена вплотную к одной из узких стенок волновода, а вторая узкая стенка имеет напротив разрядной трубки подвижной плунжер с согласующими переходами. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.В волноводе 1 расположена разрядная трубка 2 вплотную к одной из узких стенок 3 волновода, Противоположная узкая стенка 4 является подвижным плоским плунжером и обладает согласующими переходами б, которые обеспечивают плавный переход от размера а к размеру а волноводов б и 7, к которым подключены СВЧ-генератор и индикатор. Прижимы 8 и шарнирные соединения 9 обеспечивают контакт в месте соприкосновения пластин 10 с подвижным плунжером. 2Вначале определяют максимальную концентрацию У . Это можно сделать известными способами, Обычной формой плазмы является круговой цилиндр радиуса Я. При 5 этом концентрация максимальна по оси цилиндра, а распределение симметрично. Из волновода б поступает основная волна Н 1 е, имеющая частоту ж. Перемещением стенки 4 добиваются выполнения условия.10 2(а Р) (Х(2 а, (1)2 ссгде Х= - (с - скорость света) . Тогда коэффициент прохождения волны Нчерез15 участок с плазмой будет близок к 1 пока о до значения Ямас, при выполнении усло вия (1) и при некотором а = а, мощность сигнала, поступающего в волновод 7, резко падает (практически до нуля). Тогда2Умакс -(2)4-,. с Максимальное значение концентрацииУ, имеет место при г =О (на оси цилиндра) . При Г ) 0 концентрация У (л) ( Умаас Положение слоя с концентрацией Уе = 30 = У - ЛУ определяется следующим образом.3При а = ас и в = Яма сечение А - А на чертеже является критическим для волны Н,с, так как плазма при г = О имеет критическую концентрацию, а эффективный размерХ 5 волновода равен а = а, - Я ( - , то есть2является запредельным для волны Н,с. Часто( 4 тс Я 1,/2та сигнала уменьшается до о 1=) . 10тПри частоте о, которая меньше йм сечение А - А остается критическим для волны Н 1 с и сигнал в волноводе 7 отсутствует. Далее увеличивается размер а волновода 1. 15 При некотором а = а, + (Ла), происходит резкое увеличение сигнала в волноводе 7. Это означает, что сечение А - А перестало быть критическим для волны Н с, то-есть расстояние между подвижной стенкой 4 и отражаю. 20 щим слоем плазмы с концентрацией У)Ь;, стало больше половины длины волны Х,;Л, -сЯ(3)125 С учетом выражения (3) координата , слояс концентрацией , равна- ,.сг= а, + (Ла), - Я --(4)(01 4Таким образом, измеряя о 1 и смещение уз кой стенки (Ла), при котором в волноводе 7 вновь появляется сигнал, можно определить местоположение слоя плазмы с концентрацией2 в 1 т= 4;сс Аналогично определяются местоположенияслоев с другой концентрациейПредмет изобретенияУстройство для измерения электронной концентрации в столбе плазмы, содержащее прямоугольный волновод, к которому подключен СВЧ-генератор, разрядную трубку, расположенную внутри волновода перпендикулярно к его широкой стенке, а также индикатор проходящей волны, отличающееся тем, что, с целью определения концентрации на различных расстояниях от оси столба плазмы, разрядная трубка установлена вплотную к одной из узких стенок волновода, а вторая узкая стенка имеет напротив разрядной трубки подвижной плоский плунжер с согласующими переходами и два прижима, расположенных по бокам плунжера и обладающих шарнирными соединениями со скользящими контактами и пружинными прижимами.