Концентрация электромагнитного поля с помощью открытого зеркального резонатора

• Автор: Белобаба, Ирина Николаевна
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Представление сконцектри рова иного
зіектромаї нитного поля в цилиндрической II
сферической системах координат. Оптимальное соотношение просі ранственных гармоник.
1.1 Введение
1.2 Структура концентрированного двумерного электромагнитного поля.
1.3 Структура трехмерного концентрированного электромагнитного поля.
1.4 Выводы
ГЛ АВА 2. Теории открытого двухтеркалыюго ротона юра
для создания сфокусированной тлсктррмагннтной волны.

2.1 Введение. » '
2.2 Структура электромагнитного поля и распределения электрических токов на поверхности зеркал.
2.3 Излучение кольцевых электрических токов.
2.4 Матрица передачи для кольцевых токов.
2.5 Решеточная модель двухзеркального резонатора
2.6 Расчет резонансных режимов
2.7 Выводы
ГЛАВА 3. Расчет кониенірацни потока злектромаїнніноіі інергнн с помощью математической модели двухтеркалыюго резонатора.
3.1 Введение.
3.2 Выбор основных размеров открытого реюнатора и параметров его математической модели.
!. Диаметр отражателей.
2. Профиль поверхности отражателей
3. Фокчсное расстояние Р,
3.3 Расчет магрицы передачи по токам.
3.4 Исследование сходимости итерационного процесса.

3.5 Расчет напряженности электрического поля в 78 области концентрации.
3.6 Добротность резонатора и резонансное 83 накопление электромагнитной мощности.
3.7 Выводы
ГЛАВА 4. Консзрукцнм открытою двухзерка.іі.ноїо резонатора.

4.1 Введение
4.2. Возбуждение двухзеркального резонатора
щелевой антенной решеткой
4.3 Оптимизация формы отражателей открытого двухзеркальмого резонатора
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акты внедрения результатов работы. ПРИЛОЖЕНИЕ В. Структурная схема и описание алгоритма.

ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Диссертационная работа посвящена созданию проекта фокусирующей СВЧ системы, предназначенной для получения и промышленного использования искусственных плазменных образований. В последние несколько десятилетий к этой проблеме привлечено внимание исследователей и разработчиков во многих областях науки и техники: в атомной энергетике (создание и удержание высокотемпературной плазмы с целью получения управляемой термоядерной реакции [26, 27, 46]), в технике связи (использование плазменных образований в атмосфере в качестве искусственных отражателей [9]), в экологии [54] (быстрое и эффективное уничтожение опасных ядовитых отходов и последующая очистка полученных газов от соединений хлора, фтора, тяжелых металлов, окислов серы и азота). Развитие исследований плазмы привело к необходимости разработки целого комплекса специфических экспериментальных методов. Для получения плазмы использовались и используются разнообразные установки - печи постоянного и переменного тока [43], различные плазмотроны [47-49], в том числе лазерные установки [71].
Весьма перспективной следует признать также идею создания плазменных СВЧ установок резонаторного типа. Разработка сверхвысокочастотных методов оказалась возможной лишь с начала сороковых годов, когда была создана современная техника сверхвысоких частот. Первые эксперименты по сверхвысокочастотному зондированию плазмы, относящиеся к 1945-1950 годам, были в значительной степени аналогичны известным к тому времени опытам по изучению свойств диэлектриков на СВЧ [20,21,25,37]. Эксперименты заключались в определении резонансных характеристик объёмного резонатора. В последующие годы время появились предложения о применении для исследования плазмы открытых резонаторов, аналогичных используемым в лазерах [20,35,64]. Резонаторные и волноводные методы использовались и используются сейчас для исследования распадающейся плазмы, плазмы тлеющего, дугового, высокочастотного разряда. Данные методы подробно рассматриваются в литературе [3,6,26].
Классические резонаторные методы, опирающиеся на обычный объёмный резонатор, имеют принципиальный температурный потолок. В работе [37] описаны многие методы измерений, методы нагрева и контроля температуры, электродинамические основы перехода от измеренных параметров к параметрам вещества. В работе проанализированы достоинства и недостатки практически всех существующих методов СВЧ диагностики
ГЛАВА
зацию ноля параллельную оси х. и проинтегрируем плоские волны, направленные в сторону оси г. Тогда выражение для потенциала электромагнитного поля примет, следующий вид:
I tRP ifitm 1 i sin2 a cos/?da dp
4m J2.;
В этом выражении интеграл по переменной Р можно выралить через функцию Бесселя с индексом 1 [50]:
U*(Rj9,(p)= 1 cos

2 W2
(121)
Определим теперь компоненты векторов напряженности элекгриче-ского и магнитного полей, воспользовавшись выражением (1.10). Тогда для распределения компоненты ER в поперечной по отношению к оси распространения волны плоскости (0 = л2) получим (см. [50], стр. 600):
cose> 7, v , , . cos«) I к ,
Ев~—-- J (kRs\a)sm ada = /, (A/?)»
R 1 1 R 2kR
/sin (kR) cos(kR)
{ (kRf (kR)' J
(1.22)
Из данного выражения можно сделать вывод, что, несмотря на нулевое значение потенциала в точке концентрации R = 0, компонента напряженности электрического поля Еп = к! 3, т.е. отлична от нуля.
Аналогичным образом с помошью выражений (1.10) можно получить формулы для распределения £ в поперечной плоскости (0 = m2)'.
J./0(A/?sina )sin3a da

k . sin(£/?) sin (kR) cos (kR)
— — sin (p +
2 kR (kR)' (kR)'
(1.23)
Теперь найдем выражение для распределения составляющей Ев вдоль оси г (0 = 0).