А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме


1 B
rotE  
c t
 4 
rotB 
J
c
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
Волны в горячей плазме
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
Диэлектрическая проницаемость горячей плазмы
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
возмущение плотности ионов
электроны летят в область
избыточного
положительного заряда
Из-за
заряд компенсируется
не полностью, есть
Потенциал
устанавливается
таким, чтобы
сила на ионы
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
Разлет плазмы в вакуум

~ Te
rDe
z
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
Плазменная частота
4 ne
p 
m
2
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
смещение электронов
разделение зарядов
возвращающее поле
электроны летят
на свои места,
по инерции проскакивают
положение равновесия
массивные ионы
почти неподвижны
энергия
электрического поля
кинетическая энергия
электронов
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Показатель
преломления
Волны в плазме
Для n=1015см-3
длина волны 1,1 мм
1

2C
p
отсечка

2C

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Показатель
преломления
Волны в плазме
Для n=1015см-3
длина волны 1,1 мм
1

Видимая область

2C
p
СВЧ
2C

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Волны в плазме
УКВ
кв
Волны в плазме
Интерферометры для диагностики
плазмы
Маха-Цендера
Майкельсона
плазма
плазма
детектор
лазер
детектор
лазер
Интерференционная
картина
Маха-Цендера гетеродинный
АОМ,
40Мгц
лазер
АОМ,
39Мгц
плазма
ПЧ,
1Мгц
Детектор опорного канала
Детектор сигнального канала
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Верх интерферометра на стеллараторе LHD
13ch FIR (=119mm)laser Interferometer
1.5
1
=0.2, 0.4, 0.62, 0.84, 1.08, 1.29
LCFS
Pellete injection
10
0.5
-2
NL(x10 m )
0
19
Z(m)
8
-0.5
6
4
2
-1
0
0.2
-1.5
3
3.5
4
R(m)
4.5
0.4
0.6
0.8
t(sec)
1
Example of Pellet shot
Measured Cross Section
Beam width 50mm, 90mm spacing, 13 chords
FIR 119m, 1 fringe→0.5.1019m-3 (Lp=3.6m)
Vibration
Protected Stand
1.2
1.4
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Движение частиц
в магнитных полях
x
z
y
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Однородное магнитное поле

q  
mv  v  B
c

  
v  v   H 
Вращение вектора скорости
частицы происходит вокруг
направления вектора
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Магнитное и электрическое поле
 q   
v  E  v   H 
m

Ex
Скрещенное электрическое и магнитное поле:
E
vd  c
B

B
y
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Магнитное и электрическое поле
 q   
v  E  v   H 
m

Ex
Скрещенное электрическое и магнитное поле:
E
vd  c
B

B
«быстрое» включение
y
«медленное» включение
Дрейфовая скорость не зависит от заряда и массы частицы
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Магнитное и электрическое поле
 q   
v  E  v   H 
m

Ex
Скрещенное электрическое и магнитное поле:
E
vd  c
B

B
«быстрое» включение
 H t  1
y
«медленное» включение
 H t  1
Дрейфовая скорость не зависит от заряда и массы частицы
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Магнитное и электрическое поле
 q   
v  E  v   H 
m
Циклотронный резонанс:
x

B
y
E  E0 sin  H t 
Радиус спирали растет
пропорционально времени.
Энергия (температура) частицы
растет пропорционально
квадрату времени.
Метод нагрева плазмы: ЭЦР, ИЦР
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
ЭЦР нагрев плазмы на токамаке TCV, Швейцария
волноводы
гиротроны
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
ЭЦР нагрев плазмы на токамаке TCV, Швейцария
гиротроны
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
сильное поле, большая кривизна
слабое поле, малая кривизна
Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Литература
Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
мгновенная сила
средняя
сила
частица
конус удержание
вылет
потерь
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
пробкотрон
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
Частица быстро осциллирует между пробками
и медленно дрейфует в азимутальном направлении
x

h
z
vдр
y
Литература
Дрейфовая поверхность
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
тороид
1
B
r
B
B
Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
тороид
1
B
r
B
+ + ++ + +
+ + ++ + +
- -----
-----
B
Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны
*поляризация плазмы
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
тороид

vдр
1
B
r
B

E
- -----
+ + ++ + +

E
+ + ++ + +
-----
B
Электроны и ионы дрейфуют в разные стороны
*поляризация плазмы
*в электрическом @ магнитном поле- плазма
дрейфует наружу тора
*в тороидальной геометрии плазму не удержать!

vдр
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
результирующая сила
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
ток
H
результирующая сила
А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
ток
H
Магнитное поле
 q  
F  V B
c

результирующая сила
В дополнительном поле B появляется сила,
уравновешивающая плазменный виток.
= ТОКАМАК

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.
= ТОКАМАК