Способ определения параметров плазмы

щ)у Н 05 Н/ОО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТСИЙОМУ СВИДНВЪИВУ 1 ( 147 еЕ ч и,10 4 фео че пе ток тепловых электроновна поверхность инжектора;скоростнтепловых иинжектируемыхэлектроновсоответственГОСУАМРСТВЕККЫЙ КОМИтктПО ИЗОБРГЮНИ 5 И И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГНКТ ССОР(56) Авторское свидетельство СССР Р 25060, кл. Н 05 Н /00, 933.Козлов О.В. Электрический зонд в плазме. М.: Энергия, 969,с,264. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЛАЗМЫ(57) Изобретение относится к технической физике. Целью изобретения является повышение точности определения параметров бесстолкновительной,Изобретение относится к технической физике.Цель изобретения - повышение точности определения параметров плазмы: концентрации и и температуры Те электронов.Предлагаемый способ основан на явлениях возникновения в плазме с началом инжекции электронов в плазму колебаний с частотой ЯЯа , где Яа - плазменная частота, и резонайсного увеличения амплитуды колебаны, когда на длине системы укладывается целое число полуволн и.Способ осуществлется следующим образом.В плазме, параметры которой необходимо измерить, помещают изолированное проводящее тело - инжектор электронов (все приведенные расчеты прово 80, 1645908 А 1 немагнитоактивной плазмы - концентрации пе и температуры Та электронов. Для этого измеряют частоту колебаний Я (близкую к плазменной Я ) тока нейтрализации на инжектор, возбуждае" мых в плазме при нарушении ее квазннейтральности в начальные моменты инжекции, затем уменьшают энергию инжектируемых электронов до получения первого резонансного увеличения тока нейтрализации на инжектор,измеряют соответствующую этому явлЕйию энергию электронов ннжекциин определяют концентрацию п н температуру Т электронов плазмы по соответествующим формулам.ил. Я дились для инжектора сферической формы). Ток инжекции 1 устанавлнвают в соответствии с выражением но;радиус инжек-Отора.Выполнение первого неравенстванеобходимо для создания условий воэ,никновения колебаний, Ограничение тока сверху равносильно условию и 1и е для избежания ошибок,связанных с явлением замещения электронов плазмы электронами инжекции.Колебания тока нейтрализации затухают, причем частота Я изменяется лишь в начальные моменты инжекции, когда амплитуда колебаний велика и в системе проявляются нелинейные эффекты. Для этих параметров численное моделирование Я = соизТ = Яо устанавливается заП, 2 мкс.Итак, концентрацию ир электронов плазмы можно найти по формуле иЕг л яш Я /46 е , В качестве физической величины, частоту которой измеряют, предлагается выбрать ток нейтрализации 1 11 ввиду простоты его измерения.Чтобы определить ошибку измерения, воспользуемся линейной теорией,так как Я = сопят, т.е. имеемЯ = Я(1 и /иЕ 1 /Я)1 Ы 1где М - коэфФициент затухания. Затухание вносит ошибку в измерение частоты ъ 0,052 для и/пе(2 10 г, т.е, ошибка в определении ие составляет доли процента.Зная и , определяют температуру электронов плазмы Те следующим образом.Исследования различных режимов инжекции показали, что в стационарном режиме (1( р 11 т.евокруг инжектора существует такая сфера радиуса КЕ = К( (1( /1 ), которая собира 1/2ет тепловой ток электронов плазмы, равный 12Отсюда че = ( 1 /41 е пе К, следова- тельно где К - постоянная Больцмана. Величина К находится с использоваСнием явления возникновения параметрической неустойчивости, когда на длине К -Ко укладывается целое число полуволн и, т.еи 2 р чгК К (2)с О 2 И Таким образом уменьшая энергию инжектируемых электронов Ы, а значит, и ч(211/ш )11, получим последоваетельность резонансных увеличений амплитуды колебаний. Зная энергию ч 1, при которой происходит первое в этой последовательности резонансное увеличение амплитуды измеряемой величины 111, соответствующее и1,из формулы (2) можно найти КЕ Ко + и (21"1 /шЕ) ф)ф Лю 1 И е а затем по формуле (1) определим 10 й 1 Т Ю Я ЯисЯг Кфи с е г е 1 15 2 ш 1 фК + 1,(2 И /т )игД 4 е о " Р ЕСущественное отличие изобретениязаключается в изменении энергииэлектронов, инжектируемых в плазму,и измерение этой энергии, соответствующей первому резонансному увеличению тока на инжектор, по которойизмеряют температуру электроновплазмы.Предлагаемый способ может бытьреализован в устройстве, схема которого приведена на чертежеУстройство для измерения концентрации ие и температуры ТЕ электроновплазмы может состоять иэ эмиттера1 электронов, выполненного в видесферы, ускоряющей сетки 2, после прохождения которой поток электроновстановится моноэнергетичным,сферического сеточного коллектора З,соби рающего ток электронов плазмы, державки 4, источника 5 питания и измерителя 6 тока.Устройство работает следующим об Разом.Эмиттер 1 электронов типа термокатода испускает электроны, которыеускоряются разностью потенциаловмежду катодом и сеткой 2 до энергии 45 И, после чего электроны пронизываютсферический сеточный коллектор З,заряжая его, и уходят в окружающую плазму. Заряжаясь положительно, коллекторначинает собирать обратный ток иэплазмы, который контролируется измерителем б тока. Формула изобретения 55Способ определения параметровплазмы, включающий измерение величины и частоты тока нейтрализации назонд и определение параметров плазмы по измеренным величинам, о т л и5645908 ч а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения точности определения параметров плазмы, перед измерением частоты Ц тока нейтрализации инжектируют в плазму поток электронов с помощью инжектора сферической формы, затем уменьшают энергию ннжектируемых электронов до получения первого резонансного увеличения тока на зонд,измеряют энергию инжектируемых электронов Ъ 1, соответствующую резонансному увеличению тока и определяют концентрацию электронов пЕ в плазме из соотношения1ше Япе6 4 е 6е 1 Те Ъа фЯ +Р (2 и /щ )фее 5 где 1 ток инжекции, находящийсяв пределах 3гГЗаказ 1348 Тираж 493 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, улГагарина,г где шЕ и е - масса и заряд электрона соответственно, а температуру электронов Тб определяют из соотно- шения 1 ( 1 4 ьеКр пс 21л,1 4 иеКач и е - тепловой токэлектронов плазмы на инжектор;ч - скорость инжектируемых1электронов;ч - тепловая скорость электроЕтнов плазмы;требуемая точность определения п,20постоянная БольцманаФрадиус инжектора.