Диагностика неоднородных плазменных слоев с помощью резонансов Тонкса --- Даттнера

Аннотация

При изучении тонких плазменных неоднородных слоев, образующихся вблизи стенок электроразрядных устройств различных типов (поверхностей электродов, металлических и диэлектрических экранов), затруднительно, а иногда и невозможно, использовать традиционные методы активной (ленгмюровские и СВЧ-зонды) и оптической (спектроскопия) диагностики. Указанным методам присущи некоторые недостатки, связанные с возможным искажением исследуемой плазмы и относительно низким пространственным разрешением. Использование этих контактных методов в узких пристеночных слоях часто бывает ограничено большими тепловыми потоками, а применение пассивных оптических методов затруднено проблемой вывода излучения из очень малых областей. В неоднородной плазме существует связь между электромагнитными волнами, возбуждаемыми извне, и плазменными волнами (при условии наличия области, где фазовые скорости и частоты этих волн близки). Происходит трансформация падающей электромагнитной волны в плазменную и возможно проявление резонансных эффектов в плазменном образовании. Обоснована возможность использования резонансов Тонкса --- Даттнера для диагностики пристеночных слоев плазмы и проведена численная проверка предложенной методики на экспериментальных данных

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Козырев А.В., Докукин М.Ю. Диагностика неоднородных плазменных слоев с помощью резонансов Тонкса --- Даттнера. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2026, № 1 (124), с. 69--80. EDN: XLQYLD

Литература

[1] Чирков А.Ю. Нелинейные дрейфовые волны в сдвиговых течениях плазмы. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2008, № 3 (30), с. 3--15. EDN: KBADRN

[2] Heald M.A., Wharton C.B. Plasma diagnostic with microwaves. Wiley, 1965.

[3] Dattner A. Experiments on plasma resonance. Ericsson Technics, 1963, vol. 19, no. 1, pp. 3--28.

[4] Parker J.V., Nickel J.C., Gould R.W. Resonance oscillations in a hot nonuniform plasma. Phys. Fluids, 1964, vol. 7, pp. 1489--1500. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1711404

[5] Hart D.A., Oleson N.L. Experimental study of Tonks --- Dattner resonances in rare-gas plasmas. J. Appl. Phys., 1969, vol. 40, no. 11, pp. 4541--4553. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1657230

[6] Голант В.Е., Пилия А.Д. Линейная трансформация и поглощение волн в плазме. УФН, 1971, т. 104, № 3, с. 413--457. DOI: https://doi.org/10.3367/UFNr.0104.197107c.0413

[7] Kay A., Mentzoni M. Tonks --- Dattner resonances and their application in plasma diagnostic. Phys. Scr., 1978, vol. 18, no. 2, art. 146. DOI: https://doi.org/10.1088/0031-8949/18/2/010

[8] Mentzoni M. Tonks --- Dattner diagnostics of electron density profiles. Phys. Scr., 1983, vol. 27, no. 4, art. 311. DOI: https://doi.org/10.1088/0031-8949/27/4/014

[9] Lustig C.D. Microwave noise resonances from a plasma column. Phys. Lett., 1964, no. 9, pp. 315--316. DOI: https://doi.org/10.1016/0031-9163(64)90379-8

[10] Козырев А.В. Диагностика распределений заряженных частиц пристеночной плазмы на резонансах Тонкса --- Даттнера. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 1994, № 4 (17), с. 81--86.

[11] Бурыкина Ю.И., Козырев А.В. Сплайновый программный модуль для резонансной диагностики пристеночной плазмы. Необратимые процессы в природе и технике. Тр. 7 Всерос. конф. Т. 2. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013, с. 102.

[12] Рухадзе А.А., Силин В.А. Электромагнитные свойства плазмы и плазмоподобных сред. М., URSS, 2012.

[13] Бекефи Дж. Радиационные процессы в плазме. М., Мир, 1971.

[14] Козырев А.В. Резонансная диагностика плавно неоднородной плазмы на модах Бернштейна. Необратимые процессы в природе и технике. Тр. 12 Всерос. конф. Т. 2. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2023, с. 360--361. EDN: FJJKVY

[15] Батанов Т.М., Силин В.А. Экспериментальное изучение нелинейной диссипации электромагнитных волн в неоднородной плазме с редкими столкновениями. Труды ФИАН, 1985, т. 92, с. 3--34.

[16] Shiozawa T., Seikai S. Scattering of electromagnetic waves from an inhomogeneous magnetoplasma column moving in the axial direction. IEEE Trans. Antennas Propag., 1972, vol. 20, no. 4, pp. 455--463. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.1972.1140241

[17] Ramakrishnan P., Raffetto M. Accuracy of finite element approximations for two-dimensional time-harmonic electromagnetic boundary value problems involving non-conducting moving objects with stationary boundaries. ACES Journal, 2021, vol. 33, no. 6, pp. 585--596.

[18] Гусаков Е.З., Попов А.Ю. Способы снижения аномальных потерь в ЭЦРН-экспериментах на второй гармонике резонанса. Физика плазмы, 2022, т. 48, № 4, с. 306--316. EDN: OYNAHK

[19] Жуков В.И., Карфидов Д.М. СВЧ газовый разряд низкого давления, поддерживаемый полем стоячей поверхностной волны дипольной моды. Физика плазмы, 2023, т. 49, № 3, с. 260--269. DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292122600820

[20] Котвицкий А.Я., Моралёв И.А., Устинов М.В. и др. Возбуждение стационарных мод неустойчивости поперечного течения с помощью плазменного актуатора на основе диэлектрического барьерного разряда. ТВТ, 2023, т. 61, № 6, с. 830--835. DOI: https://doi.org/10.31857/S004036442306008X