Способ определения параметров плазмы

республик1 1) Дополнительное к ав 2) Заявлено 11.05,73 (21 впд-ву 6115 26-25 6 01 п 23,;2 11 0511 1/00 нснисм заявкиис Государственный комитет Совета Министров СССР(23) Приоритет летень38 5.10,75. Б УДК 533.9(088.8) публиковано елам изобрвтеии и открытий ата опубликования описания 13.04.7 б(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИ Изобретение мы, в частнос значений плоти диагностике плазлению локальных трона);, - локальная пл находящейся границы; Известен сп нестационарной ее электромагн шей максималь частоты, и рег диру ющей вол ного способа н ры стационарн ость в слое плазмы расстоянии 1, отро ания мень- вской зон- вест- аметвычисляют значение локальной плотности Л,для слоя, находящегося на расстоянии 1, от10 границы плазмы.Зондируя плазму электромагнигными волнами различных частот и регистрируя Л отраженных волн, можно построить по точкам профиль плотности стационарной неоднороднойплазмы,Зондирующая волна отражается от слоя,где плазменная частота равна частоте этойволны. В виду того, что положение отражающего слоя фиксировано, то временное изме 20 нение фазы зондирующей волны можно осуществить путем изменения частоты во времени, Плазму зондируют модулированной по частоте электромагнитной волной, причем частоту о зондирующей волны выбирают меньшей25 максимальной ленгмюровской частоты плазмы. Отразившись от слоя, где плазменная частота равна частоте зондирующей волны, зондирующая волна изменяет фазу в соответствии с законом модуляции ее частоты, Таким30 образом, измеряя величину изменения фазы орость света; относится ки к опредеости плазмы.особ определения парамеплазмы путем зондировитной волной с частотойной плазменной ленгмюроисцрации изменения фазыны. Однако с помощью изевозможно определить парой неоднородной плазмы. Целью предлагаеъ 1 ого изобретения является осуществление возможности определения локальной плотности стационарной плазмы. Это достигается тем, что частоту зондирующей электромагнитной волны выбирают меньшей максимальной ленгмюровской частоты плазмы и, регистрируя изменение фазы отраженной электромагнитной волны, соответствующее закону модуляции частоты зондирующей волны по формуле де ЛЙ - изменение фазы отраженной волны;со - частота зондирующей волны;Ла - девиация частоты зондирующей волны; лг40 45 50 Л) отраженной волны и зная частоту о зонди,рующей волны и величину ее девиации Лсо, можно вычислить величину локальной плотности Л для слоя, отстоящего от границы плазмы на расстоянии 1 оЗондируя плазму волнами различных частот, можно построить профиль плотности плазмы, Учитывая, что диэлектрическая проницаемость связана с плотностью соотношениМем в=1 - , легко найти профиль е, (Х -Ф.рлокально значение плотности плазмы, Л цр критическое значение плотности для зондируемой частоты).Способ можно осуществлять, например, с помоц 1 ью схемы, представленной на чертеже,Ввиду того, что изменение рабочей частоты можно производить импульсным образом, то измерение изменения фазового сдвига от частоты можно выполнить, например, методом сравнения определенного изменения фазового сдвига с калиорованным фазовым сдвигом. В схеме сигнал от генератора 1 СВЧ - колебаний по прямоугольным волноводам 2 через ферритовый вентиль 3 и регулируемый аттешоатор 4 поступает в плечо Е двойного тройника 5, затем делится и поступает в симметричные плечи тройника. Сигнал, распространяющийся в одном плече, через антенное устрой тво 6 попадает на плазму с неизменным во времени профилем плотности, отражается от ее критического значения для мгновенного значения частоты и возвращается на тройник. Сигнал, распространяющийся во втором плече, через регулируемые аттенюатор 7 и фазовращатель 8 поступают на фазовый модулятор 9, который нагружен реактивным подвижным поршнем 10, Отразившись от последнего, сигнал также возвращается на тройник. На тройнике сигналы из обоих плеч складываются, затем детектируются детектором 11, усиливаются усилителем 12 и регистрируются осциллографом 13. Схема предварительно настраивается с помощью аттенюатора и фазовращателя таким образом, чтобы сигналы в плечах были одинаковыми, а фазовый сдвиг между ними был -- , что обеспечит линейную зависи 2масть фазы от амплитуды, Кроме того, схема должна быть настроена так, чтобы в отсут 10 15 20 25 30 35 ствие плазмы быстрая перестройка частоты не приводила к разбалансировке системы, С этой целью измерительное и опорное плечо должны иметь одинаковую электрическую длину, для чего в одно из плеч включена выравнивающая линия 14, Далее, если с помощью блока 15 модуляции частоты импульсно изменить частоту в присутствии в измерительном плече плазмы, то система разбалансируется, так как в плече, нагруженном непрозрачной плазмой, фазовый сдвиг изменится и луч осциллографа зарегистрирует изменение амплитуды.Момент импульсного изменения частоты задается с помощью управляющего устройства 1 б. Для определения величины изменения фазового сдвига, соответствующего перестройке частоты, предназначен регулируемый фазовый модулятор, установленный в опорном плече. Включение последнего с помощью управляющего устройства с некоторой задержкой по отношению к импульсной перестройке частоты позволит произвести сравнения фазового сдвига волны, отраженной от плазменного слоя с калиброванным фазовым сдвигом и таким образом найти искомую величину, В рассматриваемой схеме управление частотой осуществляется через блок питания 17.Простой расчет показывает, что если рабочая частота ь =47 10" гц, для которой Л,Р в в =7 1 О" ем в , при перестройке частоты Ло= = 10-"ь изменение фазового сдвига волны, при отражении ее от плазмы, в которой слой с плотностью Ло=0,5 Ж,р -- 3,5 10" см - " находится на расстоянии 2 см от границы, равно 14. В общем случае изменение фазового сдвиога тем оольше, чем меньшео Предмет изобретения Способ определения параметров плазмы путем зондирования ее электромагнитной волной с частотой, меньшей максимальной плазменной лснгмюровской частоты и регистрации изменения фазы зондирующей волны, отличаю щ и й с я тем, что, с целью определения локальной плот.ости стационарной неоднородной плазмы, модулируют частоту электромагнитной волны и по сдвигу фазы определяют локальную плотность плазмы,11 одппсноССР ипографпя, пр. Сапунова,Заказ 573,5 Изд. М 1 ЦНИИПИ Государстве по дслаь 113035, Москв2 Тираж 902ого комитета Совета Министровпзобретешш и открытий