Розглянуто результати теоретичних та експериментальних досліджень, проведених у ХФТІ, зі збільшення частоти відбитої від рухомої плазми електромагнітної хвилі, показано перспективність цього напряму плазмової електроніки.

Досліджується розсіяння електромагнітних хвиль на турбулентних флуктуаціях у неоднорідній магнітоактивній плазмі, що перебуває під дією зовнішнього ВЧ-поля накачки у діапазоні частот нижнього гібридного резонансу. На основі кінетичного підходу обчислено спектральну густину флуктуацій електронної щільності за наявності параметричної нестійкості. Показано, що основний внесок у коефіцієнт розсіяння дає комбінаційне розсіяння електромагнітних хвиль на електронно-дрейфових флуктуаціях. Отримано вираз для диференціального перерізу розсіяння у запороговій області параметричної нестійкості. Знайдено залежність перерізу розсіяння від амплітуди, частоти та градієнта густини плазми. Зроблено аналіз виразу для перерізу розсіяння для типових параметрів термоядерної та іоносферної плазми.

Досліджено коливальні процеси в циліндричній системі потік заряджених часток - напівпровідник - діелектрик (метал), яка розміщена в зовнішньому постійному магнітному полі. Показано, що в цій системі, крім нестійкості хвиль Ван-Кампена, виникає нестійкість циклотронних хвиль. Збільшення зовнішнього постійного магнітного поля та ефективної частоти зіткнень електронів призводить до зменшення інкрементів нестійкості зазначених хвиль.

За умов аномального скін-ефекту розглянуто відбиття похилої електромагнітної хвилі від різкої межі плазми за змішаного (дзеркально-дифузного) відбиття електронів від межі. Розроблено ефективну для даних умов методику розв'язання межової задачі Рімана - Гілберта й отримано явні наближені рівності для імпедансу й амплітуд хвиль.

Показано, що поверхневі електронні стани, зумовлені нерівною межею, призводять до виникнення неоднорідності вздовж нормалі до межі плазми. У цьому випадку розміри неоднорідностей великі у порівнянни з висотою та періодом нерівностей. За умов, коли глибина проникнення електромагнітного поля у середовище набагато менша або набагато більша за розміри неоднорідностей, одержано та досліджено закон дисперсії поверхневих поляритонів.

Розглянуто існування та визначено властивості розв'язку нелінійної крайової задачі для самоузгодженого потенціалу електричного поля в багатокомпонентній плазмі для різних частинних випадків нелінійностей. Проведено дослідження стабілізації розв'язків задачі за крайовою умовою і показано, що стабілізація цих розв'язків має місце для нелінійної крайової задачі, а для лінійної вона відсутня.

Пояснено вигляд функцій розподілу електронів за швидкостями, виміряними КА "Voyager-1" у різних частинах плазмового тора Іо. Доведено, що наявність високоенергетичних "хвостів" визначається присутністю азимутального електричного поля, створеного "юпітеріанським вітром". Максвеллівська частина функцій розподілу відповідає системі електронів і збуджених іонів, що знаходяться в тепловій рівновазі.

У межах лінеарізованої моделі беззіштовхувальної плазми досліджено вплив процесів зарядки на ефективне екрановане поле навколо зарядженої макрочастинки. Показано, що в широкому діапазоні параметрів плазми процеси зарядки суттєво не змінюють величину ефективного екранованого поля, передбачену рівноважною лінійною теорією екранування. Істотні відхилення від лінійної теорії екранування можна очікувати у випадку великих розмірів мікрочастинок - порядку довжини Дебая. Розглянуто асимптотичну поведінку ефективних потенціалів.

Analytical expression for the guiding center distribution function in the toroidal magnetic field of HELIAS stellarator with the one resonant structure was obtained as a solution of the drift kinetic equation. This expression gives possibility to treat analytically the critical task for the modern fusion devices, e.g. to estimate the particle transport in 3D plasma edge configurations. One resonant structure means that in a vertical cross-section of the magnetic field configuration we observe one island chain, which possesses the pure separatrix. Additional perturbations that cause additional magnetic islands and stochastic layers are not taken into account. Analytical treatment of the problem is done for the model in which the electric field is neglected. The solution of the drift kinetic equation is assumed to be the sum of <$E chi sub 1> and <$E cos chi sub 1> harmonics, where <$E chi sub 1> represents the dependences on toroidal and poloidal angle variables, "wave" numbers of perturbation, perturbation frequency and time. It is shown, that in accordance with the model, the <$E cos chi sub 1> harmonic vanishes and the solution, which consists of only the one <$E sin chi sub 1> - harmonic, is enough to present changes in distribution function caused by a resonant structure of the magnetic filed. As a numerical example the tungsten ion guiding center distribution function is considered.

На базі методу нерівноважного статистичного оператора Зубарєва Д. М. статистично описано пилову плазму у власному електромагнітному полі. Одержано узагальнені гідродинамічні рівняння переносу, в яких ядра переносу перенормовані з урахуванням кінетики пилових частинок і залежать від стану електромагнітного поля.

Изучена релаксация скорости и температуры электрона в кристалле. Задача проанализирована на основе кинетического уравнения для электрона в равновесном фононном термостате с помощью метода сокращенного описания, что ведет к обобщению стандартного метода Чепмена - Энскога. Показано, что предложенный Ландау метод изучения релаксационных явлений в плазме соответствует простейшей апроксимации в рамках теории, развитой в настоящей работе.

Наведено результати експериментальних досліджень вибухових плазмових струменів (ПС), сформованих у відкритому просторі. Показано можливість і вивчено умови випромінювання імпульсних електромагнітних сигналів ПС. Наведено аналіз результатів експериментів із короткими та довгими ПС. Зафіксовано короткочасне зростання випроміненого сигналу під час проходження струменем поля спіралі. Запропоновано лінійно-параметричну модель взаємодії ПС зі збуджуючим електромагнітним сигналом.

Проаналізовано дисперсійні властивості запорошеної плазми (ЗП) з феромагнітними гранулами в сильному зовнішньому магнітному полі (МП). Дисперсія магнітної проникності цієї системи пов'язана з малими коливаннями магнітних дипольних моментів гранул навколо напрямку силових ліній МП. Числові оцінки типових параметрів такої ЗП показують, що у вузькому діапазоні частот у ВЧ-області діелектрична проникність та магнітна сприйнятливість системи можуть бути негативними одночасно. Це дозволяє розглядати таку плазму як лівостороннє середовище у відповідній смузі частот.

Oдержано дані про перерізи електронного збудження за рахунок зіткнень для іонів Fe у Ne-подібній плазмі на підставі КЕД підходу з використанням наближення дебаєвського екранювання.

Досліджено загасання діокотронних хвиль, збуджених у процесі проходження циліндричного розмитого за швидкостями пучка електронів у камері дрейфу. Досліджуване загасання спостережено після закінчення інжекції у електронній плазмі, що розпадається. Наведено результати експериментів, що вказують на беззіткнювальну природу загасання та оборотність цього процесу. Показано також, що залежно від початкової амплітуди діокотронних коливань, загасання відбувається як у лінійному, так і в нелінійному режимах. Крім того, наведено декілька графічних залежностей для низки параметрів загасання.

Теоретически исследованы поверхностные электромагнитные волны на границе раздела плазмоподобной среды и слоисто-периодической структуры с элементарной ячейкой, состоящей из двух различных немагнитных диэлектриков. Изучены дисперсионные свойства поверхностных ТM- и ТЕ-электромагнитных волн в зависимости от конфигурации элементарной ячейки слоисто-периодической структуры. Показано, что взаимное расположение и толщина диэлектрических слоев в элементарной ячейке оказывает существенное влиянии на число поверхностных электромагнитных мод, особенности их спектра и условия их существования.

Індекс рубрикатора НБУВ: В333.263

Рубрики:

Взаємодія електромагнітних хвиль з плазмою

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 
Повний текст  Наукова періодика України 

Теоретически исследовано влияние внешнего постоянного магнитного поля на свойства поверхностных электромагнитных состояний (ПЭС), существующих на границе раздела плазмоподобной среды (ПС) и фотонного кристалла. При этом каждая из граничащих сред предполагается полубесконечной. Элементарная ячейка фотонного кристалла состоит из двух различных немагнитных диэлектриков. Показано, что ПЭС во внешнем магнитном поле могут существовать при частотах, превышающих плазменную. Обнаружено, что внешнее магнитное поле приводит к появлению потока энергии электромагнитного поля ПЭС, параллельного границе раздела двух сред. Рассчитан коэффициент отражения структуры ПС-фотонный кристалл с конечным числом слоев. В качестве ПС рассмотрен проволочный метаматериал с эффективной плазменной частотой, лежащей в СВЧ-диапазоне. Установлено, что минимум коэффициента отражения, связанный с возбуждением ПЭС, смещается в область более низких частот с ростом магнитного поля. Показано, что такое смещение обусловлено влиянием магнитного поля на фойгтовскую диэлектрическую проницаемость ПС. Экспериментально исследовано возбуждение ПЭС в структуре фотонный кристалл - проволочный метаматериал. Измерена эффективная плазменная частота проволочного метаматериала и изучено влияние температуры на положение и амплитуду пика коэффициента пропускания электродинамической структуры, соответствующего возникновению ПЭС.

The absorption of fast magnetoacoustic waves propagating perpendicular to a magnetic field in the inhomogeneous plasma at a finite pressure due to the electron gyrorelaxation effect, i.e., transverse electron viscosity, is investigated. It is assumed that the frequency of Coulomb collisions of an electron with electrons and ions is much less than the wave frequency. The lengths of characteristic variations in the plasma density, temperature, and wave field are assumed to be much greater than the Larmor radius of ions. The solutions of linearized kinetic equations for the perturbed distribution functions of electrons and ions due to the electric field of a wave are obtained taking into account the collision integral. On the base of these solutions, the contributions of the gyrorelaxation effect to the RF current density and RF power absorbed by plasma are calculated.

The fast magnetoacoustic wave excitation by external currents in an inhomogeneous plasma cylinder is investigated. It is assumed that the wave frequency is much greater than the frequency of Coulomb electron collisions and much less than the ion cyclotron frequency. The plasma pressure is of the order of magnetic pressure. On the base of perturbation theory, the solution of Maxwell's equations is obtained taking into account the electron gyrorelaxation effect. Small-scale magnetoacoustic wave absorption is considered (the transverse wave length is much less than the plasma radius). The natural frequencies and damping rate are calculated. The case of magnetic pumping is discovered (long-wave oscillations when resonance excitation is impossible).

The paper presents the theoretical study of the interaction of an infinitely thin non-relativistic electron beam with the magnetized solid-state plasma in a rectangular metal waveguide. The results of the analysis show that the beam-plasma interaction in such a structure gives rise to broad-band instabilities of Van Kampen waves and dopplerons. The growth rates of the instabilities attain their maximum values under resonance conditions. As the magnetic field strength or the effective collision frequency increases, the growth rates of the considered instabilities decrease.