close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15554

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.02.28
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
H 05H 1/46
(2006.01)
СПОСОБ ПОДАВЛЕНИЯ АБСОЛЮТНОЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ
НЕУСТОЙЧИВОСТИ НЕОДНОРОДНОЙ ПЛАЗМЫ И УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
(21) Номер заявки: a 20100295
(22) 2010.03.01
(43) 2011.10.30
(71) Заявитель: Государственное научное учреждение "Институт физики
имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Архипенко Валерий Иванович (BY); Симончик Леонид Васильевич (BY); Гусаков Евгений
Зиновьевич (RU); Усаченок Максим Сергеевич (BY)
BY 15554 C1 2012.02.28
BY (11) 15554
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) BY 4557 U, 2008.
BY 10597 C1, 2008.
RU 2005104090 A, 2006.
EP 1376670 A1, 2004.
US 2008/0035058 A1.
US 2004/0149741 A1.
(57)
1. Способ подавления абсолютной параметрической неустойчивости неоднородной
плазмы, возбуждаемой СВЧ волной накачки, отличающийся тем, что одновременно с
СВЧ волной накачки в подводящий волновод подают дополнительную СВЧ волну, частота
которой больше или меньше частоты СВЧ волны накачки на величину от 0,95 до 1 МГц, а ее
мощность равна от 1 до 10 мВт и составляет от 5 до 50 % от уровня порога образования
абсолютной параметрической неустойчивости вынужденного рассеяния назад, возбуждаемой СВЧ волной накачки.
2. Устройство для подавления абсолютной параметрической неустойчивости неоднородной плазмы, возбуждаемой СВЧ волной накачки, содержащее генератор СВЧ волны
накачки, выход которого через первый ферритовый вентиль подключен к первому входу
СВЧ тройника, второй вход которого через второй ферритовый вентиль подключен к выходу генератора дополнительной СВЧ волны, а выход которого через подводящий волновод соединен с объемом с неоднородной плазмой в магнитном поле, соединенным через
BY 15554 C1 2012.02.28
принимающий волновод с третьим ферритовым вентилем, подключенным через узкополосный фильтр ко входу СВЧ детектора, причем генератор дополнительной СВЧ волны
выполнен с частотой генерации больше или меньше частоты генерации генератора СВЧ
волны накачки на величину от 0,95 до 1 МГц и мощностью меньше пороговой мощности возбуждения абсолютной параметрической неустойчивости вынужденного рассеяния назад.
Изобретение относятся к области плазменной техники, в частности к способам нелинейного взаимодействия мощного электромагнитного излучения с плазмой и нагрева
плазмы электромагнитным излучением, а также к устройствам для их осуществления, и
может быть использовано для управления абсолютной параметрической неустойчивостью
в неоднородной плазме.
Известны способ и устройство подавления абсолютной параметрической неустойчивости в плазме с использованием гармонической частотной модуляции накачки для
управления параметрическими неустойчивостями в плазме [1], содержащие объем с неоднородной плазмой в магнитном поле, волноводный тракт, свип-генератор, генератор зондирующей волны, ВЧ (высокие частоты) генератор, ферритовые вентили. Для достижения
максимального подавления абсолютной параметрической неустойчивости необходим
ручной подбор частоты модуляции СВЧ (сверх высокие частоты) мощности свипгенератора.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению являются
способ и устройство подавления абсолютной параметрической неустойчивости в плазме с
использованием частотной модуляции СВЧ волны накачки с управлением по обратной
связи для управления параметрическими неустойчивостями в плазме [2], содержащие
объем с неоднородной плазмой в магнитном поле, подводящий и принимающий волноводы, свип-генератор, генератор зондирующей волны, узкополосный фильтр, СВЧ детектор,
СВЧ тройник, ферритовые вентили. Недостатком данного способа и устройства является
то, что частотная модуляция волны накачки трудно реализуема при высоких (лазерных)
частотах, а также в случае мощных генераторов микроволн.
Задачей данного изобретения является подавление абсолютной параметрической неустойчивости неоднородной плазмы, возбуждающейся при воздействии на плазму мощного электромагнитного излучения (СВЧ и лазерного) с целью увеличения эффективности
нагрева плазмы.
Задача решается за счет того, что в предлагаемом способе подавления абсолютной параметрической неустойчивости неоднородной плазмы, возбуждаемой СВЧ волной накачки, в плазму одновременно с СВЧ волной накачки через подводящий волновод подают
дополнительную СВЧ волну, частота которой больше или меньше частоты СВЧ волны
накачки на величину порядка 0,95 ÷ 1 МГц, мощность дополнительной СВЧ волны равна
1 ÷ 10 мВт и составляет 5 ÷ 50 % от уровня порога образования абсолютной параметрической неустойчивости вынужденного рассеяния назад СВЧ волны накачки.
Для осуществления предложенного способа предлагается устройство для подавления
абсолютной параметрической неустойчивости неоднородной плазмы, возбуждаемой СВЧ
волной накачкой, содержащее генератор СВЧ волны накачки, выход которого через первый ферритовый вентиль подключен к первому входу СВЧ тройника, второй вход которого через второй ферритовый вентиль подключен к выходу генератора дополнительной
СВЧ волны, выход которого через подводящий волновод соединен с объемом с неоднородной плазмой, соединенным через принимающий волновод с третьим ферритовым вентилем, подключенным через узкополосный фильтр ко входу СВЧ детектора. Генератор
дополнительной СВЧ волны выполнен с частотой генерации больше или меньше частоты
2
BY 15554 C1 2012.02.28
генерации СВЧ волны накачки на величину от 0,95 до 1 МГц и мощностью меньше пороговой мощности возбуждения абсолютной параметрической неустойчивости вынужденного рассеяния назад.
Предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяет уменьшить уровень
параметрически рассеянного сигнала более чем на три порядка величины и, как следствие,
увеличить эффективность нагрева плазмы.
На фигуре представлена общая схема устройства.
Устройство включает объем 1 с неоднородной плазмой в магнитном поле, подводящий волновод 2, принимающий волновод 3, генератор СВЧ волны накачки 4, генератор
дополнительной СВЧ волны 5, узкополосный фильтр 6, СВЧ детектор (анализатор спектра) 7, СВЧ тройник 8, ферритовые вентили 9, 10, 11.
Согласно изобретению выход генератора СВЧ волны накачки 4 через вентиль 11 подключен ко входу В СВЧ тройника 8, а выход генератора дополнительной СВЧ волны 5
через вентиль 9 подключен ко входу А СВЧ тройника 8. Выход СВЧ тройника соединен с
подводящим волноводом 2, который подводит СВЧ излучение к плазменному объему 1.
Принимающий волновод 3 через СВЧ вентиль 10 подключен к узкополосному фильтру 6.
Выход узкополосного фильтра 6 подключен к СВЧ детектору (анализатору спектра) 7.
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 (пороговая мощность порядка 20 мВт) возбуждается абсолютная параметрическая неустойчивость вынужденного рассеяния назад,
приводящая к снижению эффективности нагрева. Для подавления абсолютной параметрической неустойчивости в плазме одновременно с СВЧ волной накачки в подводящий волновод подается дополнительная СВЧ волна на смещенной частоте, мощность которой
меньше пороговой мощности возбуждения абсолютной параметрической неустойчивости
вынужденного рассеяния назад. Для получения дополнительной СВЧ волны, подаваемой
вместе с СВЧ волной накачки, согласно изобретению, используется генератор дополнительной СВЧ волны 5, частота генерации которого больше или меньше частоты СВЧ волны накачки на величину порядка 0,95 ÷ 1 МГц. Мощность генератора дополнительной
СВЧ волны ниже порога развития абсолютной параметрической неустойчивости. Рассеянный сигнал накачки через волновод 3 подается на узкополосный фильтр 6 и детектируется СВЧ детектором 7. В процессе фильтрации и детектирования из СВЧ сигнала
выделяется ВЧ компонента, несущая информацию о спектре и уровне ионно-звуковых
волн, возбуждаемых в результате параметрического рассеяния СВЧ накачки.
При практическом осуществлении модели плазма (концентрация электронов ~1012 см-3)
создается в кварцевом баллоне 1 с внутренним диаметром 2r0 = 1,8 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 СВЧ волны накачки 4 к плазме подводится СВЧ излучение частотой 2,35 ГГц и мощностью порядка 40 мВт. Под действием
этой мощности в плазме возбуждается абсолютная распадная параметрическая неустойчивость вынужденного рассеяния назад (l0 → l' + s), препятствующая дальнейшему нагреву
плазмы за счет параметрического отражения волны накачки. При этом в спектре рассеянного сигнала кроме основной частоты fн наблюдается сигнал на смещенной частоте
fн - fs (fs ~3 МГц).
Для подавления абсолютной параметрической неустойчивости вынужденного рассеяния назад, кроме СВЧ волны накачки на частоте 2,35 ГГц, по подводящему волноводу 2 к
плазме подводится дополнительная СВЧ волна на смещенной частоте fд, мощность которой 10 мВт. Эта мощность меньше пороговой мощности возбуждения абсолютной пара3
BY 15554 C1 2012.02.28
метрической неустойчивости вынужденного рассеяния назад. Для получения дополнительной СВЧ волны, согласно изобретению, используется генератор дополнительной СВЧ
волны 5, частота генерации которого больше или меньше частоты генерации генератора
СВЧ волны накачки 4 на величину порядка 0,95 ÷ 1 МГц.
Рассеянный сигнал накачки, несущий информацию об абсолютной параметрической
неустойчивости, выделяется фильтром 6 (с полосой пропускания ~200 кГц) и подается на
СВЧ детектор 7.
Использование способа и устройства позволяет уменьшить уровень параметрически
рассеянного сигнала более чем на три порядка величины, а следовательно, подавить абсолютную параметрическую неустойчивость и увеличить эффективность нагрева плазмы.
Источники информации:
1. 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.
2. Патент Республики Беларусь 4557, МПК8 Н 05Н 1/24 (прототип).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
3
Размер файла
109 Кб
Теги
by15554, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа