Основы физики плазмы - Кролл Н.
Скачать (прямая ссылка):
26.5. Рассеяние света
Изобретение и последующее развитие лазеров большой мощности привело к созданию новых методов измерения плотности и температуры плазмы. Эти новые методы основаны на рассеянии электромагнитных волн свободными электронами. Интенсивность электромагнитного излучения, рассеянного свободным электроном при падении электромагнитной волны малой амплитуды (еЕХ/2пт0с2 1), определяется томсоновским сечением а = 8/3 яг* 2). Если рассеивающий электрон движется с малой скоростью (г;<^ с), рассеянное излучение сдвигается за счет эффекта Допплера по частоте в ту или другую сторону в зависимости от направления наблюдения. Допплеровский сдвиг частоты рассеянного излучения используется для измерения температуры или распределения электронов по скоростям в плотной и не очень горячей (Te < 1,0 кэВ) плазме3) (например, путем измерения допплеровского уширения лазерной линии после рассеяния светового пучка плазмой). Плазма с максвелловским распределением дает гауссову форму линии в рассеянном излучении, ширина которой пропорциональна температуре плазмы.
Если электронная температура плазмы больше 10 кэВ, спектр рассеянного излучения не обладает гауссовой формой, он довольно асимметричен и смещен в область более коротких волн. Длина волны излучения, рассеянного каким-либо отдельно взятым электроном с высокой энергией в данном направлении, зависит только от скорости этого электрона. Однако в плазме с горячими электронами (Te > 10 кэВ), размеры которой ограничены лабораторными масштабами, электроны проходят через всю область рассеяния за время наблюдения. Поэтому при вычислении распределения электронов по скоростям нужно вносить поправку в интенсивность рассеянного излучения [431.
1J Хорошее описание полезных методов определения свойств плазмы путем измерений параметров отдельных частиц приведено в статье Ошера [40].
2) Здесь г0 = е2/тс2 — классический радиус электрона.— Прим. ред.
3) Хороший обзор методов диагностики плазмы с помощью лазеров приведен в ста-
тье [42].
ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ПЛАЗМЫ
51
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА г)
1. Tonks L., Langmuir /., Phys. Rev., 33, 195 (1929).
2. Rayleigh, Phil. Mag., 11, 117 (1906).
3. Crookes W.j Phil. Trans., I, 135 (1879).
4. Bishop A. S., Project Sherwood, Addison-Wesley, Reading, Mass., 1958 (см. перевод:
A. Бишоп, Проект Шервуд, Атомиздат, 1961).
5. Chapman S., Cowling T. G., The Mathematical Theory of Nonuniform Gases, London, 1952 (см. перевод: C. Чепмен, 77. Длс. Каулинг, Математическая теория неоднородных газов, ИЛ, 1960).
6. Alfven Н.у Cosmical Electrodynamics, Oxford, N.Y., 1950 (см. перевод: X. Альфвен, Космическая электродинамика, ИЛ, 1953).
7. Glasstone S., Lovberg R. Я., Controlled Thermonuclear Reactions, Van Nostrand, New York, 1960.
8. Яо/Ь Л. C., Greim #. i?., High Temperature Shock Waves в книге «Atomic and Molecular Processes», Academic, New York, 1962, ch. 5.
9. Helmer /. C., Jepsen R. L., Proc. IRE, 49, I 920 (1961) [см. перевод: ТИРИ, 12, 2203 (1961)].
10. Geity W. Z)., Smullin L. Z)., Journ. Appl. Phys., 34, 3421 (1963).
11. IIaught A. F., PoZ/c Z>. //., Phys. Fluids, 9, 2047 (1966).
12. Loeb L. B., Fundamental Processes of Electrical Discharges in Gases, Wiley, New York, 1955 (см. перевод первого издания: JI. Леб, Основные процессы электрических разрядов в газах, ИЛ, 1950).
13. Клярфелъд Б., Journ. Phys. (USSR), 5, 155 (1941).
14. Trievelpiece А. PF., Slow Wave Propagation in Plasma Waveguides, San Francisco
Press, San Francisco, 1967.
15. Vandenplas P. E., Electron Waves and Resonances in Bounded Plasma, Wiley, New York, 1968.
16. Boyd G. Z>., Field L. M., Gould R. W., Phys. Rev., 109, 1393 (1958).
17. Gould R. W.y Trivelpiece A. W., A New Mode of Propagation on Electron Beams, Elec-
tric Waveguides Polytechnic Institute of Brooklyn, New York, 1958.
18. Coensgen F. H.4 Cummins W. F., Sherman A. E.y Phys. Fluids, 2, 350 (1959).
19. Marshall /., Phys. Fluids, 3, 135 (1960).
20. Proc. of an Intern. Symp. on Plasma Guns, Phys. Fluids, 7, SI—S74 (1964).
21. Wada J. У., Kneehtli R. C., Proc. IRE, 49, 1926 (1961) [см. перевод: ТИРИ, 49, 1926 (1961)].
22. Rynn TV., D'Angelo TV., Rev. Sci. Instrum., 31, 1326 (1960).
23. Rynn TV., Rev. Sci. Instrum., 35, 40 (1964).
24. Brown S. C., Basic Data of Plasma Physics, Wiley, New York, 1967.
25. Dandl R. A. et flZ., Phys. Fluids, 9, 1498 (1966).
26. Linlor W. /., Appl. Phys. Letters, 3, 210 (1963).
27. Anderson K. A., Ann. Rev. Nucl. Sci., 16, 291 (1966).
28. Lubin M. Fraas A. P., Sci. Amer., 224, 21 (1971).
29. Plasma Diagnostic Techniques (eds. R. H. Huddlestone and S. L. Leonard), Academic, New York, 1965 (см. перевод: Диагностика плазмы, под ред. Р. Хаддлстоуна и С. Леонарда, изд-во «Мир», 1967).
30. IIeald М. А.у Wharton С. В., Plasma Diagnostics with Microwaves, Wiley, New York, 1965 (см. перевод: М. Хилд, С. Уортон, Микроволновая диагностика плазмы, Атомиздат, 1967).
31. €riem H. Я., Plasma Spectroscopy, McGraw-Hill, New York, 1964.
