Устройство для подавления параметрической неустойчивости в плазме

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В ПЛАЗМЕ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Архипенко Валерий Иванович Гусаков Евгений Зиновьевич Симончик Леонид Васильевич Трухачев Федор Михайлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для подавления параметрической неустойчивости в плазме, содержащее свип-генератор и генератор зондирующей волны, соединенные с объемом неоднородной плазмы в магнитном поле, подводящий и принимающий волноводы, узкополосный фильтр, СВЧ детектор, СВЧ тройник, ферритовые вентили, отличающееся тем, что вход свип-генератора соединен с СВЧ детектором сигнала зондирующей волны, рассеянного на параметрически возбужденных колебаниях.(56) 1..,.,.-//. - 1996. .76. -13. - . 2290-2293. 2. Архипенко В.И., Будников В.Н., Гусаков Е.З. и др. Параметрическая распадная неустойчивость неоднородной плазмы при частотно модулированной накачке // Физика плазмы. - 2000. - Т. 26. - С. 340-345 (прототип). 45572008.08.30 Устройство относится к области управления процессом возбуждения параметрических неустойчивостей в плазме и может быть использовано для контроля абсолютной параметрической неустойчивости, возникающей при воздействии на плазму СВЧ (сверх высокие частоты) излучения и являющейся причиной аномального отражения энергии электромагнитных волн. Известно устройство с использованием обратной связи для управления ионизационной неустойчивостью 1, содержащее плазму тлеющего разряда в неоне, ленгмюровский зонд в плазме, усилители, фазовращатель, при этом неустойчивость не подавляется, а лишь регуляризуется управляющим сигналом. Недостатками устройства являются необходимость введения в плазму зонда, отсутствие подавления неустойчивости, низкий частотный диапазон управления. Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство, описанное в 2, содержащее объем с неоднородной плазмой в магнитном поле, волноводный тракт, свип-генератор, генератор зондирующей волны, ВЧ (высокие частоты) генератор, ферритовые вентили. Недостатком данного устройства является необходимость ручного подбора частоты модуляции свип-генератора для достижения максимального подавления абсолютной параметрической неустойчивости. Задачей данной полезной модели является подавление абсолютной параметрической неустойчивости, возникающей при воздействии на плазму СВЧ излучения. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для подавления параметрической неустойчивости в плазме, содержащем свип-генератор и генератор зондирующей волны, соединенные с объемом неоднородной плазмы в магнитном поле, подводящий и принимающий волноводы, узкополосный фильтр, СВЧ детектор, СВЧ тройник, ферритовые вентили, вход свип-генератора соединен с СВЧ детектором сигнала зондирующей волны, рассеянного на параметрически возбужденных колебаниях. Таким образом, ВЧ сигнал с СВЧ детектора подается в качестве модулирующего сигнала на вход свип-генератора, который является генератором волны накачки. Петля обратной связи замыкается. Все это приводит к подавлению абсолютной параметрической неустойчивости, возникающей при воздействии на плазму СВЧ излучения. На фигуре представлена схема заявляемого устройства. Устройство содержит объем с неоднородной плазмой в магнитном поле 1, подводящий волновод 2, принимающий волновод 3, свип-генератор 4, генератор зондирующей волны 5,узкополосный фильтр 6, СВЧ детектор 7, СВЧ тройник 8, ферритовые вентили 9, 10, 11. Согласно полезной модели выход генератора зондирующей волны 5 через вентиль 9 подключен ко входу А СВЧ тройника 8. Выход СВЧ тройника соединен с волноводом 2,который подводит СВЧ излучение к плазменному объему 1. Принимающий волновод 3 через СВЧ вентиль 10 подключен к узкополосному фильтру 6. Выход фильтра 6 подключен к СВЧ детектору 7. СВЧ детектор 7 в свою очередь подключен ко входу свип-генератора 4. Выход свип-генератора через вентиль 11 подключен ко входу В СВЧ тройника 8. Устройство работает следующим образом. Неоднородная вдоль магнитного поля плазма создается в объеме 1. Дополнительно плазма нагревается СВЧ излучением в области гибридного резонанса на плазменной частоте. При мощности выше пороговой возбуждается абсолютная параметрическая неустойчивость, приводящая к снижению эффективности нагрева. Для подавления абсолютной параметрической неустойчивости в плазме волна накачки модулируется по частоте. Для получения модулирующего сигнала, согласно полезной модели, используется генератор зондирующей волны 5, частота генерации которого смещена относительно частоты волны накачки (свип-генератор 4) на величину, превышающую ширину полосы свип-генератора 4. Мощность генератора зондирующей волны ниже порога развития абсолютной параметрической неустойчивости. Зондирующая волна рассеивается на плазменных колебаниях,2 45572008.08.30 возбуждающихся в результате параметрической неустойчивости волны накачки. Рассеянный сигнал зондирующей волны через волновод 3 подается на узкополосный фильтр 6, а после детектируется СВЧ детектором 7. В процессе фильтрации и детектирования из СВЧ сигнала выделяется ВЧ компонента, несущая информацию о спектре неустойчивости волны накачки. Сигнал с СВЧ детектора подают на вход свип-генератора 4. Частотно модулированный сигнал свип-генератора формирует волну накачки. При практическом осуществлении модели плазма (концентрация электронов 1010 см-3) создается в кварцевом баллоне 1 с внутренним диаметром 201,8 см и длиной около 1 м,наполненном аргоном при давлении 3 Па и помещенном в магнитное поле напряженностью 3 кГс, СВЧ излучением частотой 9,9 ГГц, в результате электронного циклотронного пробоя. Дополнительно по волноводу 2 от генератора волны накачки 4 к плазме подводится СВЧ излучение частотой 2,54 ГГц (область гибридного резонанса на плазменной частоте) и мощностью до 20 мВт. При мощности более 20 мВт в плазме возбуждается абсолютная параметрическая неустойчивость рассеяния назад (0), препятствующая дальнейшему нагреву плазмы за счет параметрического отражения волны накачки. При этом в спектре рассеянного сигнала кроме основной частоты н наблюдается сигнал на смещенной частоте н - з (з 3 МГц),так называемый красный сателлит. Для подавления неустойчивости СВЧ излучение на частоте 2,54 ГГц модулируется по частоте с девиацией 7 МГц. Для получения модулирующего сигнала, согласно полезной модели, используется генератор зондирующей волны 5, частота генерации которого смещена относительно частоты генератора 4 на 100 МГц. Мощность генератора 5 ниже порога развития абсолютной параметрической неустойчивости (1 мВт-10 мВт). Рассеянный сигнал зондирующей волны, несущий информацию об абсолютной параметрической неустойчивости выделяется фильтром 6 (с полосой пропускания 200 кГц) и подается на СВЧ детектор 7, с которого снимается ВЧ сигнал частотой 300 кГц (частота определяется параметрами неустойчивости). Использование данного устройства позволяет более чем в 10 раз подавить амплитуду параметрически рассеянного сигнала, а следовательно, подавить абсолютную параметрическую неустойчивость и увеличить эффективность нагрева плазмы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3