Основы физики плазмы - Кролл Н.
Скачать (прямая ссылка):
*) Интересные оригинальные исследования плазмы высокочастотного разряда проводились в Институте физических проблем П. JI. Капицей с сотр. [47*].— Прим. ред.
2) В Советском Союзе существенные результаты по исследованию плазменного фокуса были получены в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова [48*].— Прим. ред.
Вакуумный
ключ
Фиг. 18. Схема установки для получения плазменного фокуса.
Эксперимент проводился в Лос-Аламосской научной лаборатории с целью изучения свойств высоко-
энергетической плотной плазмы.
В цепи вакуумного ключа ємкості» конденсатора 360 мкФ, напряжение 20 кВ, т/4 ^ 3,5 мкс, ток в импульсе 1,7 MA; анод (0 ю см) выполнен из меди, катод (о 15 см) — из медной сетки.
*Фиг* 19. Фотография видимого излучения плазмы, полученной в Лос-Аламосской установке DPF-III (плотный плазменный фокус).
Магнитное поле равно нулю (о) и 600 Гс (б)
40
ГЛАВА і
§ 22. СОЛНЕЧНАЯ ПЛАЗМА
Солнце ставит ряд интересных проблем, связанных с равновесием плазмы, ее неустойчивостями, излучением ит. д., которые изучаются путем наблюдений за солнечными пятнами и бурями и с помощью спектроскопических исследований солнечной хромосферы в диапазонах рентгеновского и видимого излучения. Солнце генерирует плазму — солнечный ветер, который распространяется за пределы Солнца. Эта естественная плазма изучается с помощью спутников, оснащенных приборами для исследования свойств солнечного ветра и его взаимодействия с Землей и Луной. Изучаются такие явления, как стоячая ударная волна (головной скачок), которая образуется при взаимодействии магнитного поля Земли с солнечным ветром.
В табл. 1 дан перечень плазменных параметров солнечного ветра на расстоянии 1 астрономической единицы длины (1 а.е.д. = 1,5-IO13 см и приблизительно равна среднему расстоянию между Землей и Солнцем) от Солнца.
§ 23. ЛАЗЕРНАЯ ПЛАЗМА
Для лабораторных исследований удержания и устойчивости плазмы можно получить плотную, изолированную и горячую плазму, используя сфокусированное излучение мощных лазеров с модулированной добротностью при облучении либо твердых мишеней, либо сжатого газа. Линлор [26] облучал сфокусированным светом лазера с пиковой мощностью 5 МВт металлические мишени в вакууме и показал, что в области облучения образуется облако плотной плазмы, а ионы металла вылетают из этой области с энергиями около 1 кэВ. Хот и Полк [11] создали высокотемпературную плазму (100 эВ), облучая таблетки из гидрида лития диаметром от 10 до 20 мкм, подвешенные в откачанной камере с помощью переменных полей, сфокусированным потоком излучения 20 МВт-го рубинового лазера с модулированной добротностью. Недавно проведенные исследования (1972 г.) лазерной плазмы посвящены вопросу нагрева плазмы лазерным излучением до такой температуры и такой плотности, чтобы в ней шли термоядерные реакции [28] *). Подобные исследования стали возможными с разработкой лазеров, способных давать до 1 кДж энергии в выходном импульсе. Эти лазеры использовались для получения плазмы с температурой около 5 кэВ.
В. ДИАГНОСТИКА ПЛАЗМЫ
Как только плазма создана (или даже в процессе ее создания) в лабораторных или естественных условиях, желательно, как правило, иметь возможность для измерения ее многочисленных параметров.
Лишь небольшая часть разновидностей лабораторной плазмы ведет себя с самого начала так, как предполагали ее создатели. Огромное количество степеней свободы плазмы приводит к тому, что практически невозможно учесть все существенные параметры в теории или при постановке эксперимента. Некоторая доля соглашательства присуща многим плазменным экспериментам. Порою основой для конструирования плазменной установки служит какое-либо теоретическое построение, либо правдоподобное физическое соображение. Установка может работать и так, как было предсказано, но обычно этого не происходит. Такое расхождение между предсказанными и действительными результатами экспериментов было одной из основных движущих сил в плазменных исследованиях. Зачастую результаты проведенного эксперимента приводили к созданию новых теоретических моделей, или к открытию новых явлений, которые можно было изучать в дальнейшем.
г) Cm. также исследования советских физиков, посвященные этому вопросу [49*].— Прим. ред.
ВВЕДЕНИЕ B ФИЗИКУ ПЛАЗМЫ
41
Таблица 1
ПАРАМЕТРЫ СОЛНЕЧНОГО ВЕТРА (СОЛНЕЧНАЯ ПЛАЗМА НА РАССТОЯНИИ 1 А.Е.Д.) [27]
Присутствует постоянно Считается, что ионизация полная, но поток нейтральных частиц до сих пор не измерен Основная компонента — водород, несколько процентов гелия; следы более тяжелых элементов не обнаружены
Радиальный разлет в пределах экспериментальной ошибки ±10° как в плоскости эклиптики, так и перпендикулярно ей
Спокойный период Период возмущений
Плотность 3—10 пар ионов/см3 20—40 пар ионов/см3
Средняя скорость плазмы 300—400 км/с 800 км/с
Температура ионов -8 • IO4K -3 . 105 к
Энергия направленного движения протонов -600 эВ —3000 эВ
Энергия направленного движения электронов -0,3 эВ -1,5 эВ
Напряженность магнитного поля (3-8) . 10-5 Tc (10-30) • 10-5 Гс
