Введение к работе
Актуальность работы.
Развитие сильноточной электроники с 60-х годов привело к возникновению сильно разветвленной области знаний.. В последние года особенно шюго внимания уделяется теоретическим и экспериментальным исследованиям транспортировки энергии на болышэ. расстояния» накачки газовых лазеров и инициирования плазіюхйшіческих реакції^. Среди ряда проблей, возникающих при практической реализации названных задач и обуславливающих актуальность работ, шжио отаэ-тить:
роль индуцированных плазменных токов в выделении энергии и то-копроховдении дучха,
влияние пространственного заряда на транспортировку пучка и селективность передачи энергии в отдельные плазианные процессы,
- возможность управления полями пространственного заряда и плаз
менными токами.
Цель работы.
Экспериментальное исследование, проведенное в диссертационной работе, ставило перед собой следующие цели:.
I. Определить пространственно-временные характеристики проводимости плаамы, создаваемой пучком, и роль плшзменньк токов в передаче энергии пучка газу.
-
Исследовать влияние принеси электроотрицательного газа на транспортировку пучка и динамику плазменных токов.
-
Провести комплекс измерений зависимости характеристик плазменного тока от сорта.и давления плотного газа.
Научная новизна работы.
Б работе впервые были обнаружены следующие явления:
а. Возникновение осцилляции плазиенного тока при добавлении элек
троотрицательного газа в инертный газ. При возрастании концентра
ции примеси уменьшается амплитуда регулярной составляющей плаз
менного тока, и возрастает амплитуда осцилляции.
б. При добавлении небольших количеств элогаза \ — 0.01$) к инерт
ному газу а несколько раз возрастает степень токопрохождения
пучка..
в. Обнаруженные различия в пространственных распределениях и вре
менной динамике плазменных токов позволили сделать ряд выводов о
физико-химических процессах, протекающих в созданной пучком пла
зме, и роли электрических полей, индуцированных РЭП.
г. Предложена методика определения временного хода н распределе
ния проводимости пучковой плазмы по радиусу камеры. Расчет ис
пользует зарегистрированные распределения плотности тока пучка и
индуцированного плазменного тока.
д. Набдодалось возрастание проводимости плазмы, создаваемой пуч
ком, дс максимальных значений после окончания импульса РЭи. Ис
следование пространственного распределения проводимости плазмы
показало смещение максимума проводимости на периферию плазменно
го канала.
Научная И практическая ценность работы. На основании проведенного в работе экспериментального иссле-
дования выяснены возможности увеличения эффективности взаимодействия пучка электронов с газовой средой. Результати исследований можно применять при проектировании газовых лазеров с наличкой сильноточной РЭП. Возникает также возможность использования иояя пространственного заряда как дополнительного канала энерговклада пучка в газовую среду. Сказанное выше относится и к проблеме оптимизации плаэмо-хиыических реакторов, в частности, предназначенных для очистки прокьшленных газов. Названные задачи определяли выбор газов в экспериментальном исследовании. Тал, аргон о добавками электроотрицательного газа иниттировал рабочую среду зксимв-рного лазера. Исследования взаимодействия КЗЛ с воздухом и азотом актуально в проблеме радиационной очистки газов. Соответствующим образом выбирались давления газов (150-750 vopp) и энергия пучка, при которой длина пробега электронов соответствует размерам, характерным для выше названных приложений. Иредлонанная методика воспроизведения пространственно-временной динамики проводимоо*и плазмы имеет саыостоятельнув научную ценность как инструкен* исследования процессов взаимодействия РЭП с газом и плазмой.
Положения, выносимые на защиту.
I. Разработана методика определения проводимости плазми на основе экспериментально наблюдаемых распределений индуцированного плазменного тона н тока пучка
'<. Максимальная проводимость плазмы, созданной РЭП в нейтральном газе, наблвдаегся на периферии плазменного канала, что свидетельствует о существовании дополнительных механизмов ионивацнй в этой области.
3. При инжекции пучка в аргон атмосферного давления обнару~ жено значительное ухудшение коэффициента транспортировки РЭП по сравнению со значениями при низком давлении. Добавление малих
количеств электроотрицательного газа способно восстановить уровен токопроховденмя пучка. Так, примесь з*6 в количестве-0,03 вызывает трехкратный рост токопрохохдения пучка в аргоне на рассто-яини 0.&5 м.
, 4.< Примесь электроотрицательного газа вызывает исчезновение v регулярное составлявшей плазменного тока и появление его осцилляции.
б. Определены пространственное и временное поведение индуцированного плазпенного тока и степень магнитной компенсации РЭП для различных газов в диапазоне давлений 150-170 торр.
Апробация работы и публикации.
Основные результаты опубликованы в работах Ia-7a . Материалы, содержащиеся в диссертационной работе, докладывались на семинара] Лаборатории проблем новых ускорителей Физического института АН СССР, Отдела физики плазмы Института общей физики АН СССР, Отдела низкотемпературной плазмы Института физики плазмы- и лазерного микросинтеза (Варшава), а также на международных конференциях по мощным пучкам Bums'88 (Карлсруэ, ФРГ) и BEAMS' 90 (Новосибирск).
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, приложения и заключения и содержит страниц, 61 рисунок и библиографию, в к лечащую 90 наименований.
