Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Кролл Н. -> "Основы физики плазмы" -> 14

Основы физики плазмы - Кролл Н.

Кролл Н., Трейвелпис А. Основы физики плазмы — М.: Мир, 1975. — 526 c.
Скачать (прямая ссылка): osnovifizikiplasmi1975.djvu
Предыдущая << 1 .. 8 9 10 11 12 13 < 14 > 15 16 17 18 19 20 .. 226 >> Следующая


Фиг. 13. Схема плазменной пушки с де итерированной шайбой и электрическая цепь.

Пусковой ключ обычно замыкается одновременно с игнитроном
34

ГЛАВА I

водорода или дейтерия до IOOO0C, образовывать гидрид титана в результате* экзотермической реакции. Этот процесс, проводимый с ограниченным количеством водорода, приводит к насыщению титановой шайбы водородом вплоть до концентрации примерно в один атом водорода на каждый атом титана. Хотя титан может поглотить водород в концентрации, большей, чем 1:1, при существенно больших концентрациях он теряет прочность и легко разрушается.

Титановая шайба, насыщенная водородом, размещается в приборе, как показано на фиг. 13. Небольшой поджигающий электрод в задней части пушки поставляет начальное количество электронов, которые затем ускоряются электрическим полем поперек оси пушки до энергии > 1 кэВ. Часть электронов сталкивается с дейтерированной шайбой, выделяя мощность порядка 1 МВт/см2 в течение времени ~ 1 мкс. Это энерговыделение приводит к нагреву поверхности титана и испусканию поглощенного водорода или дейтерия, которые затем ионизуются в разряде. Созданная таким образом плазма ускоряется (возможно, на скачке потенциала, образованного предшествующими электронами) при выходе через отверстие в шайбе и попадает в область, где должен проводиться эксперимент. Эти источники дают сгусток плазмы с числом частиц IO17 в течение времени от 2 до 10 мкс и температурой ионов около 1 кэВ. Свойства плазмы, создаваемой этими источниками, продолжают изучаться.

Плазменные пушки подобного рода используются во многих экспериментах по сжатию плазмы магнитным полем в пробкотронах. Источник обычно помещают на оси пробкотрона за одной из магнитных пробок. кИнжекция происходит на ранней стадии сжатия, когда магнитное поле мало и нарастает со временем.

Эти же источники используются и в других экспериментах по инжекции, в устройствах типа мультиполей, когда хотят исследовать уход плазмы из ловушки после ее инжекции в область удержания.[Одним из преимуществ таких источников является возможность использования их в высоковакуумных системах, поскольку разряд в них может быть зажжен в отсутствие начальной концентрации газа (газ хранится в дейтерированной шайбе). Кроме того, это означает, что вместе с плазмой в экспериментальную установку попадает небольшое количество нейтрального газа.

На фиг. 14 приведена схема плазменной пушки другого типа. Этот источник с коаксиальным ускорением плазмы называется пушкой Маршалла [19, 20]. Принцип действия здесь следующий: между изолированными коаксиальными проводниками прикладывается напряжение от батареи конденсаторов. Небольшое количество (1018 атомов) нейтрального газа впрыскивается в промежуток между проводниками. Когда напряжение превышает

Фиг. 14. Схема коаксиальной плазменной пушки (пушки Маршалла) и соответствующая

электрическая цепь.
ВВЕДЕНИЕ B ФИЗИКУ ПЛАЗМЫ

35

напряжение пробоя данного газа, образуется дуга. Ток дуги создает магнитное поле за дугой. Это магнитное поле оказывает давление на частицы дуги, разгоняя их вдоль оси коаксиальной системы по направлению к открытому концу плазменной пушки. В результате плазма выстреливается из пушки со скоростью около 10' см/с. Эти источники использовались в экспериментах по инжекции плазмы в основном так же, как и источники с дей-терированными шайбами. Их преимущество состоит в том, что эти пушки позволяют создавать плазмы других газов, помимо водорода и дейтерия, а также плазму высокой плотности и температуры. Одним из недостатков является высокая концентрация нейтрального газа, поступающего вместе с плазмой.

§ 19. ПЛАЗМА ПАРОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ.

Q-МАШИНЫ

Термин Q-машина используется для обозначения класса установок, в которых создается плазма с очень низкой кинетической температурой. Первоначально считалось, что такая плазма является «спокойной» (отсюда название (^-машина) *), однако последующие исследования показали, что данная плазма вовсе не такая спокойная и богата различными явлениями, включая некоторые интересные неустойчивости.

Хотя различные схемы для создания плазмы паров щелочных металлов методом поверхностной ионизации использовались в других экспериментах [21], начало их широкому применению в фундаментальных плазменных исследованиях было положено экспериментами в Принстоне [22]. На фиг. 15 показана соответствующая экспериментальная установка.

Основной принцип действия этого устройства состоит в том, что при столкновении атома какого-либо щелочного металла, например цезия, с нагретой вольфрамовой пластиной происходит поверхностная ионизация. Атом цезия, сталкиваясь с поверхностью вольфрама, отлетает от нее в виде иона. Если температура вольфрамовой пластины достаточно высокая (~ 2300 {), такая, что происходит эмиссия электронов, то на каждый ион цезия приходится в среднем один электрон, испущенный с поверхности вольфрама.

Таким образом, небольшой стационарный поток атомов цезия, попадающий на горячую пластину, помещенную в левой части экспериментальной установки (фиг. 15), преобразуется в мощный поток плазмы, ограниченный продольным магнитным полем. Горячая пластина на другом конце установки отражает плазму. Диаметр плазмы, образующейся в таких установках, обычно равен нескольким сантиметрам, а длина изменяется от 10 см до 2 м в разных экспериментах.
Предыдущая << 1 .. 8 9 10 11 12 13 < 14 > 15 16 17 18 19 20 .. 226 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed