Выпуск: №4 (2018)

Проведено экспериментальное исследование электрических и излучательных характеристик ртутного бесферритного индуктивного разряда в лампе, образованной замкнутой кварцевой трубкой с внутренним диаметром dвн = 25 мм. Разряд возбуждался на частоте f = 1,7 МГц в смеси паров ртути (~10-2 мм рт. ст.) и аргона (1,0 мм рт. ст.) с помощью трехвитковой индуктивной катушки, размещенной по «внутреннему» периметру лампы длиной 500 мм и высотой 130 мм. Измерения, проведенные в интервале мощности плазмы Рpl = 52–112 Вт, показали, что ток катушки индуктивности Ic, мощность потерь в проводе катушки Pcoil, и средняя по сечению разрядной трубки напряженность ВЧ электрического поля в плазме Ēpl, минимальны, а разрядный ток лампы Ipl и КПД генерации УФ-излучения лампы на длине волны 254 нм ηlamp = Ф254/Рlamp максимальны при мощности плазмы Ppl = 85–90 Вт. Поток УФ-излучения лампы Ф254 и КПД генерации УФ-излучения плазмы ηpl = Ф254/Рpl возрастают практически линейно с увеличением мощности плазмы от 28 до 72 Вт и от 0,52 до 0,65 соответственно.

В настоящей работе изучены характеристики разряда, основанного на комбинации индуктивного высокочастотного (ВЧ) разряда и разряда постоянного тока. Исследованы закономерности вложения ВЧ-мощности в плазму, выполнены измерения азимутальной B и продольной Bz составляющих высокочастотного магнитного поля, аксиального распределения концентрации и температуры электронов, потенциала пространства. В качестве объекта исследования использован однокамерный цилиндрический источник плазмы диаметром 20 см. Канал постоянного тока сформирован двумя электродами, расположенными на торцах цилиндрического источника плазмы. Измерения выполнены в аргоне в диапазоне давлений 0,1–2,3 мТорр при значениях индукции внешнего магнитного поля 0–60 Гс и мощностях ВЧ-генератора 0–1000 Вт. Показано, что при появлении канала постоянного тока потенциал плазмы понижается по сравнению с чисто индуктивным разрядом. При подаче между электродами напряжения 100 В амплитуда продольной и азимутальной компонент магнитного ВЧ-поля возрастает, что связано с увеличением коэффициента отражения волны на границе источника плазмы.

Определены параметры разряда для заряженных пылевых структур сферической формы (кулоновских пылевых сфер) в плазме неона при температуре стенки разрядного устройства 77 К. Пылевые сферы наблюдались экспериментально при фиксированных давлениях неона 0,15, 0,9 и 1,2 Торр и были получены экстраполяцией при давлениях 0,42 и 0,65 Торр. Пылевые сферы соответствовали точке пересечения зависимостей радиального и аксиального размеров пылевых структур от тока разряда. Проанализирована связь параметров плазмы, при которых образуются пылевые сферы, с составом, фазовым и динамическим состоянием компонент, образующих пылевые сферы, и с размером пылевых сфер. Проведён численный расчёт параметров плазмы разряда и пылевых сфер при изменении давления газа. Обнаружен непрерывный фазовый переход второго рода в пылевых сферах при давлениях 0,15–0,65 Торр. Обнаружено увеличение величины «химического потенциала» пылевой сферы вблизи линии ликвидуса и линии раздела компонентов пылевой смеси на фазовой P–I диаграмме.

В работе описана методика, позволяющая измерять величину фактора превышения рентгеновского излучения над тормозным излучением чистой водородной плазмы и, таким образом, количественно оценивать наличие примесей в плазме в течение импульса. Методика основана на измерении полупроводниковыми детекторами интенсивности излучения мягкого рентгеновского излучения (МРИ) плазмы. Выполнено сравнение измерений фактора превышения предлагаемой методикой и традиционной методикой, основанной на измерении спектра МРИ. Представлены результаты наблюдений фактора превышения, измеренного с помощью предлагаемой методики в экспериментах по ЭЦР-нагреву плазмы на стеллараторе Л-2М. Измерения проводились в различных режимах работы установки.