На стеллараторе Л-2М при увеличении мощности ЭЦР-нагрева плазмы исследована динамика формы спектров мягкого рентгеновского излучения (SXR-спектров), температуры тепловой части SXR-спектров и экспериментально определенного энергетического времени жизни плазмы. Измерены зависимости температур тепловой и надтепловой частей спектров от мощности нагрева и плотности плазмы при увеличении удельной мощности нагрева 3,0 МВт/м3. Установлено, что при увеличении удельной мощности ЭЦР-нагрева до 3,0 МВ/м3 на стеллараторе Л-2М не происходит заметного ухудшения удержания плазмы.
В работе представлены результаты наблюдения за динамикой накопления ионов примесей по радиусу в поперечном сечении плазмы стелларатора Л-2М. Наблюдения проводились по четырем хордам путем измерения интенсивности мягкого рентгеновского излучения плазмы. Затем вычислялся фактор превышения рентгеновского излучения экспериментальной плазмы над тормозным излучением чистой водородной плазмы. Вычисления были произведены для двух моментов времени, а именно, в начале и в конце квазистационарной стадии импульса СВЧ-нагрева плазмы. Был сделан вывод о динамике накопления ионов примесей по радиусу поперечного сечения плазмы стелларатора.
Проведено экспериментальное изучение динамики формирования плазмы инертных газов (Ar, He) импульсно-периодического резонансного СВЧ-разряда в диапазоне давлений 1×10-3–10 Торр и подводимой мощности от 100 до 600 Вт. Проведены измерения временных зависимостей падающей и отраженной мощности, а также интегральной интенсивности оптического излучения в фазе пробоя и формирования стационарного состояния. Определены зависимости характерных времен формирования плазмы от рабочих параметров разряда: давления плазмообразующего газа, вкладываемой мощности и скважности импульсов нагрева.
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.
Проведено теоретическое и экспериментальное исследование устойчивости электродугового разряда между стержневыми графитовыми электродами в открытой воздушной атмосфере. Теоретический анализ основан на оценках возможности развития ключевых неустойчивостей разряда в атмосферных дугах: перегревной, конвективной и винтовой. Отмечено, что на падающих участках вольт-амперной характеристики возможно развитие многоканальных токовых структур. В экспериментах изучено влияние аксиального и азимутального внешнего магнитного поля на особенности устойчивости и структуры протяженного разряда. Получены сравнительные данные о возможностях стабилизации протяженного дугового разряда как во внешнем азимутальном магнитном поле, так и в аксиальном магнитном поле.
В работе рассмотрен процесс взаимодействия необыкновенной лазерной волны большой амплитуды с неоднородной плазмой в сильном магнитном поле в области удвоенной верхнегибридной частоты. Исследование проведено с помощью численного моделирования по методу частиц в ячейке. Показано, что в этом случае параметрический резонанс приводит к существенному нагреву электронов. Из анализа спектров продольного поля сделан вывод о том, такой нагрев обусловлен нелинейным взаимодействием верхнегибридых плазмонов, возбуждаемых лазерной волной, с электростатическими модами, подобными модам Бернштейна в линейном приближении. Исследована зависимость средней энергией электронов, набираемой в процессе нагрева, от их начальной температуры.
Исследована динамика микроразрядов синусоидального барьерного разряда в рельсовой геометрии электродов, вдоль которых продувался воздух при атмосферном давлении.
Цель работы – выяснение роли объемной плазмы и поверхностных зарядов в эффекте «памяти» микроразрядов. На основании анализа изображений микроразрядов, полученных с использованием высокоскоростной съемки, установлено, что перенос плазмы микроразрядов газовым потоком является определяющим в локализации микроразряда в каждом последующем полупериоде приложенного напряжения. Важную роль играет турбулентность потока и наличие в нем вихрей, которые определяют как скорость переноса плазменных каналов, так и вероятность возникновения микроразрядов в конкретном полупериоде. Результаты работы показывают практическую возможность газодинамического управления параметрами барьерного разряда.
Приведены результаты измерения поглощаемой плазмой мощности в стеллараторе Л-2М при электронном циклотронном резонансном (ЭЦР) нагреве плазмы на второй гармонике гирочастоты. Водородная плазма создавалась и нагревалась в вакуумной камере стелларатора при резонансном поглощении СВЧ-мощности в режиме импульсно периодической работы гиротронов. Полная энергия плазменного тороидального плазменного шнура и величина поглощенной мощности измерялись с помощью диамагнитной диагностики. Проведен учет экранирующего влияния металлической вакуумной камеры на измерение диамагнитных сигналов. Установлено, что при центральном ЭЦР-нагреве в плазме поглощается до 90 % мощности инжектированного гиротронного пучка, что согласуется с существующими теоретическими оценками.
В данной работе приводятся результаты моделирования плазмы в газоразрядной камере ион-ного двигателя ИД-50. Для получения этих данных использовалась двухмерная кинетическая модель, основанная на методе «частиц в ячейках» (Particle-in-Cell). Анализ результатов, которые лежат в хорошем соответствии с экспериментальными данными, позволил выявить корреляцию между траекториями первичных электронов и эффективностью работы газоразрядной камеры. Показана взаимосвязь между геометрией магнитной системы, определяющей траектории первичных электронов, картиной течения ионной компоненты и величиной энергетической цены иона.
Ранее обсуждался эффект частичного «запирания» и вспышек рентгеновского излучения (РИ) с энергией меньше или порядка K–Pd в плотной межэлектродной полидисперсной среде наносекундного вакуумного разряда (НВР) с анодом из Pd трубок. В данной работе представлен и моделируется эксперимент в НВР с анодом из железа, где наблюдается как выпуск, так и запирание РИ межэлектродной средой квантов K–Fe, энергия которых более чем в три раза меньше, чем в палладии. Это говорит в пользу того, что нужная энергия жёстких квантов во вспышках РИ, близкая к линии K, может быть получена выбором материала анода.
Сформулирована математическая модель импульсно-периодического разряда высокого давления в парах цезия на основе уравнений радиационной газодинамики. Выполнено исследование динамики формирования радиального распределения электронов в плазме разряда. Показано, что в разряде возможна реализация двух видов радиальных профилей концентрации электронов. В случае относительно небольших токов, когда плазма разряда частично ионизована, концентрация электронов имеет максимальное значение на оси разряда и убывает вдоль радиуса. При возрастании тока, после достижения высокой степени ионизации плазмы на оси разряда, характер распределения электронов резко изменяется: концентрация электронов теперь возрастает вдоль радиуса трубки, достигая максимума на периферии разряда. Показано, что перестройка радиальных профилей концентрации электронов происходит в момент, когда теплоёмкость плазмы на оси достигает минимума. Рассчитана зависимость значения температуры, соответствующей моменту перестройки, от давления плазмы в трубке.
Рекордная теплопроводность алмаза (до 24 Вт/см К) делает его предпочтительным материалом теплоотводов в электронике. Для практического решения таких задач слои поликристаллического алмаза (ПКА) должны быть синтезированы на подложках диаметром не менее 2 дюймов методом химического осаждения из газовой фазы. Типичными проблемами для таких ПКА пленок являются неоднородность и высокие значения механических напряжений, связанных с различием коэффициентов теплового расширения алмаза и кремния. В данной работе на основе моделирования электронного поля был разработан, изготовлен и затем испытан в СВЧ-реакторе ARDIS-100 держатель пьедестальной геометрии. С использованием такого держателя на подложке кремния толщиной 0,35 мм и диаметром 2 дюйма был синтезирован слой ПКА толщиной 80 мкм. Структура и фазовый состав синтезированного образца изучались методами растровой электронной микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния. Прогиб двухдюймовой пластины «Алмаз-на-Si», измеренный с помощью интерферометра белого света, составлял ~50 мкм. Полученные результаты могут быть использованы для изготовления теплоотводящих ПКА слоёв для применения в электронике.