Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Порохов А.М. -> "Физическая энциклопедия Том 4" -> 211

Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.

Порохов А.М. Физическая энциклопедия Том 4 — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — 701 c.
Скачать (прямая ссылка): fizenciklopedt41994.djvu
Предыдущая << 1 .. 205 206 207 208 209 210 < 211 > 212 213 214 215 216 217 .. 818 >> Следующая


ПУЧКОВАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ — одна из наиб, распространённых неустойчивостей в плазме, обусловленная резонансным взаимодействием пучка Заряж. частиц, движущегося в плазме, с возбуждаемыми им волнами. П. и. предсказана А. И. Ахиезером, Я. Б. Файнбергом (1949), а также независимо Д. Бомом (D. Bohm), Е. Гроссом (Е. Gross, 1949) и экспериментально обнаружена И. Ф. Харченко, Я. Б. Файнбергом, Е. А. Корниловым, А. К. Березиным и др. (1957— 1958).

П. н. заключается в том, что при первоначально иевозмущённом движении пучка с пост, плотностью и скоростью через плазму существующие в нём и в плазме флуктуации плотности заряда и порождаемые ими эл.-статич. или эл.-магн. поля самопроизвольно нарастают и распространяются в виде йолн с экспоненциально увеличивающейся амплитудой. Экспоиенц. рост имеет место только на начальной, линейной стадии развития П. и., в дальнейшем ряд нелинейных процессов ограничивает этот рост. Возникновение неустойчивости в системе плазма —- пучок оказывается возможным, т. к. она неравновесна; не равновесность создаётся пучком, из к-рого черпается энергия воз-

183

ПУЧКОВАЯ
буждаемых волн. П. н. приводит к возникновению турбулентности и ограничению предельных токов в системе плазма — пучои. П. и. используется: для возбуждения в плазме очень интенсивного когерентного излучения от раднодиапазоиа до субмиллпметрового и даже, возможно, свётового; для ускорения заряж. частиц волнами, возбуждаемыми пучками в плазме; в неравновесной плазмохимии и т. п. П. н. можно управлять, что позволяет даже отрицат. эффекты превратить в полезные. Напр., использовать эффект тур-булизации плазмы для пучкового и турбулентного нагрева до термоядерных темп-р.

Условия возникновения пучковой неустойчивости. П. и, возникает, если имеет место к.-л. элементарный механизм резонансного взаимодействия волиы с частицами пучка, приводящий к излучению воли отд. частицей, такой каи, напр., эффект Черенкова, нормальный и аномальный эффекты Доплера н т. п. Чтобы спонтанное излучение отд. частицы превратилось в индуцированное или когерентное индуцированное излучение, необходима группировка частиц пучка в области тормозящих фаз волны, где оии отдают энергию эл.-магн. полю. В большинстве случаев группировка происходит автоматически, т. е. имеет место автомодуля-ция. Если в системе плазма — пучок наряду с процессами излучения есть и процессы поглощения, то для развитий П. и. необходимо, чтобы число частиц пучка со скоростями V > Рф (Уф — фазовая скорость волны) превосходило ЧИСЛО частиц с V < Уф, т. е. dfjdv > > 0, где /о — ф-ция распределения электронов пучка. Ерли dfdQv < 0, преобладают процессы поглощения, т. е. имеет место Ландау затухание. С квантовой точки зрения возникновение П. и. означает, что благодаря преимуществ. заселению верх, уровней энергии (частиц пучка) происходит больше актов нндуциров. испускания, чем иидуцнров. поглощения. Наиб, полное описание П. и. достигается с помощью самосогласов. системы ур-ний, состоящих из кинетнч. ур-ния Власова для плазмы и пучка н ур-ний Максвелла. Однако при рассмотрении ряда разновидностей П. и. достаточно ограничиться гидродииамич. рассмотрением. В частности, это относится к П. н., возникающей при взаимодействии моноэнергетич. пучка (нли йучка с очень малым разбросом по скоростям) с холодной плазмой (см. Плазменно-пучковый разряд, Плазменная электроника). В этом случае инкремент неустойчивости б —

— Imco имеет макс. значение 6макс~ мр(гаь/пр)1/3- Малый разброс по скоростям пучка означает, что Ді?

« бIk, т. е. Avlv <К (пь/лр)1/3, и весь пучок как целое находится в резонансе с неустойчивыми волнами (здесь «5 — плотность пучка, Пр — плотность плазмы, к — волновое число, (Op — плазменная частота). Еслн разброс по скоростям не мал, Av » 6Ik, то для исследования П. н. используется кинетнч. рассмотрение. Существует большое разнообразие П. н., напр, неустойчивости при взаимодействии ионных пучков с плазмой, неустойчивости относительно движения электронов и иоиов плазмы (неустойчивость Будкера — Бунемана), целый набор П. н. при наличии внеш. пост. магн. поля.

Нелинейное взаимодействие. С ростом амплитуды возбуждаемых волн возникают нелинейные эффекты, ограничивающие амплитуду воли и приводящие к изменению параметров системы плазма — пучок благодаря обратному воздействию возбуждаемых воли. При возбуждении широинх волновых пакетов, фазовые скорости к-рых плотно заполняют область изменения фазовых скоростей, области захвата частиц пучка соседними волнами перекрываются. Прп этом благодаря случайному характеру фаз волн движение частицы аналогично броуновскому н происходит диффузия резонансных частиц в пространстве скоростей. Для описания процессов взаимодействия пучка с плазмой в этом случае возможен статистич. подход.

Система ур-ний квазилинейной теории плаамы описывает диффузию частиц в пространстве скоростей, обрат-

ное влияние возбуждаемых волн, увеличение разброс* по скоростям в пучках и нагрев плазмы, но ие учиты* вает др. нелинейные эффекты, напр, иелииейное взаимодействие воли между собой. Как следует из квазилинейной теорнн, около трети энергии пучка переходи в энергию возбуждаемых волн. Спектр снльио возбуждаемых воли уширяется, и значительно увеличиваете* длина релаксации пучка.
Предыдущая << 1 .. 205 206 207 208 209 210 < 211 > 212 213 214 215 216 217 .. 818 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed