Развитие ионизационной неустойчивости при взаимодействии потока неравновесной плазмы с магнитным полем

• Автор: Дьяконова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 94 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ
1.1. Основные представления об ионизационной неустойчивости
1.2. Основные результаты по исследованию ионизационной
неустойчивости в инертных газах с присадкой щелочных металлов
1.3. Исследование ионизационной неустойчивости в чистых
инертных газах
1.3.1. Методика проведения эксперимента
1.3.2. Расчет параметров неравновесной плазмы в МГД канале
1.3.3. Основное отличие развития ионизационной неустойчивости в инертных газах без присадки щелочного металла от газов с присадкой
1.4. Задачи дальнейшего исследования
ГЛАВА II ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Методика определения концентрации электронов и
температуры электронов
2.3. Ударная труба как эталон абсолютной интенсивности
излучения
2.4. Оптическая схема измерений
2.5. Процедура определения температуры электронов
2.6. Процедура определения концентрации электронов
ГЛАВА III РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Характеристика газодинамических режимов
3.2. Картина светящихся неоднородностей
3.3. Средние значения концентрации электронов
3.4. Средняя температура электронов
3.5. Флуктуации концентрации электронов и температуры
электронов
3.6. Скорость ионизации
3.7. Проводимость и параметр Холла
3.8. О балансе энергии электронов
3.9. Замечания о развитии ионизационной неустойчивости
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Проблема устойчивости низкотемпературной плазмы в электрических и магнитных полях возникла в связи с исследованиями электрического разряда и течения плазмы в магнито-газодинамических каналах. Ионизационная (электротермическая) неустойчивость специфична для замагниченной плазмы с горячими электронами. Она обусловлена возможностью роста возмущений концентрации электронов, когда параметр Холла превосходит некоторое критическое значение. В данной работе исследуется ионизационная неустойчивость, развивающаяся при движении двухтемпературной плазмы в магнитном поле. Явление ионизационной неустойчивости было открыто около 40 лет назад. Ее интенсивное исследование было стимулировано работами, направленными на создание МГД генераторов закрытого цикла. Рабочим веществом генераторов этого типа является инертный газ с присадкой щелочного металла, который обеспечивает необходимую ионизацию. Поэтому обширный круг работ, посвященный исследованию ионизационной неустойчивости, относился к конкретному рабочему веществу: инертному газу с присадкой щелочного металла, где особенности развития неустойчивости обусловлены физическими свойствами щелочных металлов. Исследование интегральных характеристик МГД канала выявило основную особенность: в плазме с присадкой развитие ионизационной неустойчивости приводит к уменьшению эффективной проводимости.
Возникает естественный вопрос, возможно ли что в других рабочих средах с другими физическими свойствами развитие ионизационной неустойчивости может происходить несколько иным путем. В ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН группой исследователей был проведен цикл работ по изучению развития ионизационной неустойчивости в чистых инертных газах без присадки щелочного металла и была обнаружена противоположная особенность: в чистых инертных газах при условии МГД каналов развитие

Теоретические основы
В основе измерения температуры электронов и концентрации электронов в ксеноне лежат особенности сплошного излучения, обусловленные как свободно-связанными, так и свободно-свободными переходами. Природа сплошного спектра была описана Унзольдом и Крамерсом [54] для Нг и более глубоко, с учетом неводородоподобности атомов инертных газов, она была разработана в работах Бибермана - Нормана [55, 56]. В
экспериментальном плане определение концентрации электронов и температуры электронов для сплошного спектра описывается в работах
Н.Н.Соболева [57]. На рис. 12 приводится схема структуры энергетических уровней инертных газов из работы [57]. В соответствие со структурой уровней в ксеноне, распределение сплошного излучения в зависимости от частоты может быть представлено так как на рис. 13, заимствованном из работы [57].
В этом случае интенсивность излучения для ксенона в различных спектральных областях может быть представлена следующим образом:
С V < к,

Сое Кг V, < V < у
( ’"'Л
С -реа У2 <У<У
V У

Суе а У>У
г ^ '■п Иу,
где А = 43£(у)—е—тт, С = А=^,а = екТ,р = ект-ект,у = еа-еа+еа, %(у) -
(МУ2 С
поправочный множитель, учитывающий неводородоподобность атома в соответствии с работой Бибермана-Нормана [56]. Как видно в области