Проведено исследование энергетических распределений ионов в плазменной струе, полученной при помощи емкостного ВЧ-разряда во внешнем радиальном магнитном поле внутри тороидального разрядного канала. Показано, что посредством такого разряда на мощностях 100— 200 Вт можно создать ускоренный поток ионов с энергиями 230 эВ.
Research of ion energy distributions in a plasma flow from the toroidal chamber with a capacitive RF discharge in a radial magnetic field is presented. It is demonstrated that by the means of this discharge an ion beam average energy of 230 eV can be achieved.
Предпросмотр статьи
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
- eLIBRARY ID
- 25033478
Результаты измерений показали наличие на выходе из разрядного канала ионной струи со средней энергией в районе 230 эВ и плотностью 109 см-3. На этом основании сделан вывод о принципиальной возможности использования емкостного ВЧ-разряда в источнике плазмы с замкнутым дрейфом электронов для получения тяги. Однако оценка параметров эффективности, которые могут быть получены в подобной схеме электрического ракетного двигателя на основе ВЧ-разряда, требует проведения дополнительного исследования как ионной струи, так и самой разрядной плазмы. В частности, интерес представляет расходимость ионной струи и распределение электрического поля (как осциллирующего, так и квазистационарного) внутри разрядного канала.
Список литературы
1. Ким В. П. // ЖТФ. 2015. Т. 85. № 3. С. 45.
2. Морозов А. И. Введение в плазмодинамику. — М.: Физматлит, 2006.
3. Goebel Dan M., Katz Ira. Fundamentals of Electric Propulsion: Ion and Hall Thrusters. JPL space science and technology series. 2008. P. 486.
4. Бугрова А. И., Десятсков А. В., Липатов А. С. и др. // Физика плазмы. 2010. Т. 36. № 4. С. 395.
5. Blinov N.V., Gorshkov O.A., Shagayda A.A. / IEPC-2005-033.
6. Linnell J. A., Gallimore A. D. // J. Prop. and Power. 2006. V. 22. No. 6. P. 1402.
7. Hofer R. R., Jankovsky R. S., Gallimore A. D. // J. Prop. and Power. 2006. V. 22. No. 4. P. 721.
8. Daren Yu, Maojiang Song, Hong Li, et al. // Phys. Plasmas. 2012. V. 19. P. 113505.
9. Xu K. G., Dao H., Walker M. L. R. // Phys. Plasmas. 2012. V. 19. P. 103502.
10. Бугрова А. И., Бугров Г. Э., Харчевников В. К. и др. // Письма в ЖТФ. 2012. Т. 38. № 7. С. 89.
11. Mazouffre S., Dudeck M., Kralkina E., et al. Supplying the discharge of a Hall effect thruster with RF power: A novel approach to enhance thruster performances / Proc. of 5th International Spacecraft Propulsion Conference, 2008.
12. Райзер Ю. П., Шнейдер М. Н., Яценко Н. А. Высокочастотный емкостный разряд: Физика. Техника эксперимента. Приложения. — М.: Изд-во Моск. физ.-техн. ин-та, 1995.
13. Задириев И. И., Вавилин К. В., Гоморев М. А. и др. / 39-я Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и УТС. 2012. С. 242.
1. V. P. Kim, Tech. Phys. 85 (3), 45 (2015).
2. A. I. Morozov, Introduction to Plasma Dynamics (Fizmatlit, Moscow, 2006) [in Russian].
3. Dan M. Goebel and Ira Katz, Fundamentals of Electric Propulsion: Ion and Hall Thrusters (2008).
4. A. I. Bugrova, A. V. Desyatskov, A. S. Lipatov, et al., Plasma Physics Reports 36 (4), 395 (2010).
5. N. V. Blinov, O. A. Gorshkov, and A. A. Shagayda, IEPC-2005-033.
6. J. A. Linnell and A. D. Gallimore, J. Prop. and Power. 22 (6), 1402 (2006).
7. R. R. Hofer, R. S. Jankovsky, and A. D. Gallimore, J. Prop. and Power. 22 (4), 721 (2006).
8. Daren Yu, Maojiang Song, Hong Li, et al., Phys. Plasmas. 19, 113505 (2012).
9. K. G. Xu, H. Dao, and M. L. R. Walker, Phys. Plasmas. 19, 103502 (2012).
10. A. I. Bugrova, G. E. Bugrov, V. K. Kharchevnikov, et al., Tech. Phys. Lett. 38 (7), 89 (2012).
11. S. Mazouffre, M. Dudeck, E. Kralkina, et al., Supplying the discharge of a Hall effect thruster with RF power: A novel approach to enhance thruster performances. In Proc. of 5th International Spacecraft Propulsion Conference (2008).
12. Y. P. Raizer, M. N. Shneider, and N. A. Yatsenko, Radio-Frequency Capacitive Discharge: Physics. Experiment Technique. Applications. (Izd. MFTI, Moscow, 1995) [in Russian].
13. I. I. Zadiriev, K. V. Vavilin, M. A. Gomorev, et al., in Proc. 39th International (Zvenigorod) Conference on Plasma Physics and Controlled Fusion. (Zvenigorod, Russia, 2012). P. 242.
Выпуск
С О Д Е Р Ж А Н И Е
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Котов В. М. Одновременная изотропная и анизотропная дифракции в парателлурите на «медленной» звуковой волне 5
Куриленков Ю. К., Гуськов С. Ю., Карпухин В. Т., Огинов А. В., Самойлов И. С. О ядерном DD-синтезе на начальной стадии импульсного вакуумного разряда c дейтерированным Pd-анодом 10
Маслов С. А., Натяганов В. Л. Влияние зарядовой структуры грозовых облаков на формирование торнадоподобных вихрей 16
Лапицкий Д. С. Эффективные силы, действующие на заряженную макрочастицу в линейной ловушке Пауля 21
Мкртичян Г. С., Ерохин Н. С. Динамика серфотронного ускорения электронов электромагнитной волной в космической плазме в зависимости от продольного импульса частицы 25
Панькин Н. А., Сигачев А. Ф., Мишкин В. П. Структура и фазовый состав титан-алюминиевого композиционного материала, полученного холодным прессованием и твердофазным спеканием 30
Мустафаева Д. Г. Принципы получения соединений халькогенидов элементов первой группы и тонких пленок с заданными свойствами на их основе 36
Барбин Н. М., Шавалеев М. Р., Терентьев Д. И., Алексеев С. Г. Компьютерное моделирование термодинамических процессов с участием актиноидов при нагреве радиоактивного графита в атмосфере азота 42
ФИЗИКА ПЛАЗМЫ И ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ
Хлюстова А. В., Титов В. А. Скорость образования и энергетический выход гидратированных электронов при газоразрядной обработке воды 48
Ахметов М. Н., Ахметов Н. Д., Гимадеев М. М., Кривошеев В. А. О скорости фронта ударной волны при высоковольтном электрическом разряде в воде 53
Задириев И. И., Рухадзе А. А., Кралькина Е. А., Вавилин К. В., Павлов В. Б. О возможности использования емкостного ВЧ-разряда в источнике плазмы с замкнутым дрейфом электронов 57
Батанов Г. М., Борзосеков В. Д., Васильков Д. Г., Вафин И. Ю., Гребенщиков С. Е., Кончеков Е. М., Летунов А. А., Мещеряков А. И., Сарксян К. А., Терещенко М. А., Харчев Н. К., Хольнов Ю. В. Транспортный переход в плазме стелларатора Л-2М: роль коротковолновой турбулентности 61
ФОТОЭЛЕКТРОНИКА
Короннов А. А., Сафутин А. Е., Землянов М. М., Зверев Г. М. Повышение стойкости фотоприемных устройств на базе германиевого лавинного фотодиода к воздействию мощного лазерного излучения 65
Андреев Д. С., Варганова В. С., Хакуашев П. Е., Чинарева И. В., Дирочка А. И. Уменьшение времени восстановления чувствительности в p–i–n-фотодиодах на основе InGaAs/InP после воздействия мощных импульсных фоновых засветок 70
Головин С. В., Мезин Ю. С., Седнев М. В., Еремчук А. И., Корнеева М. Д. Исследование индиевых столбчатых контактов при помощи электронной микроскопии 74
Будтолаев А. К., Евлентьев И. А., Либерова Г. В., Сиваченко С. Д., Степанюк В. Е. Эффективность методов геттерирования высокоомного кремния для фотодиодов 80
ФИЗИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА И ЕЁ ЭЛЕМЕНТЫ
Анисимова Н. П., Кулагов В. Б., Луганский Ю. М. Промышленные низкотемпературные пирометры спектрального отношения 83
Лапицкий Д. С., Сыроватка Р. А., Василяк Л. М., Филинов В. С., Депутатова Л. В., Владимиров В. И., Печеркин В. Я. Удаление заряженных частиц микронных размеров переменными электрическими полями квадрупольного типа 88
Свитнев С. А., Попов О. А., Левченко В. А. Характеристики высокочастотной 13,56 МГц бесферритной индукционной ультрафиолетовой лампы 92
ИНФОРМАЦИЯ
XLIII Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу 98
24-я Международная конференция по фотоэлектронике и приборам ночного видения 101
Сводный перечень статей, опубликованных в журнале “Прикладная физика” в 2015 г. 102
Правила для авторов журнала 107
Бланк-заказ для подписки на 2016 г. 110
C O N T E N T S
GENERAL PHYSICS
V. M. Kotov Combined isotropic and anisotropic diffraction in paratellurite on “slow” acoustic wave 5
Yu. K. Kurilenkov, S. Yu. Gis’kov, V. T. Karpukhin, A. V. Oginov, and I. S. Samoilov Nuclear DD fusion in the initial stage of a pulse vacuum discharge with the deuterated Pd anode 10
S. A. Maslov and V. L. Natyaganov Influence of an electric thundercloud structure on forming the tornado-like vortices 16
D. S. Lapitsky Effective forces acting a charged particle in the linear Paul trap 21
G. S. Mkrtichyan and N. S. Erokhin The dynamics of electron surfatron acceleration by electromagnetic waves in the space plasma depending on the particles’ longitudal momentum 25
N. A. Pankin, A. F. Sigachev, and V. P. Mishkin The structure and phase composition of a titanium-aluminum composite material obtained by cold pressing and sintering the solid phase 30
D. G. Mustafaeva Principles of preparing the compounds of chalcogenide elements of the first group and the thin films based on them with desired properties 36
N. M. Barbin, M. R. Shavaleev, D. I. Terentyev, and S. G. Alexeev Computer modeling of processes with actinides in radioactive graphite at heating in a nitrogen atmosphere 42
PLASMA PHYSICS AND PLASMA METHODS
A. V. Khlyustova and V. A. Titov Formation rate and energy yield of hydrated electrons at the gas discharge treatment of water 48
M. N. Akhmetov, N. D. Akhmetov, M. M. Gimadeev, and V. A. Krivosheev About the shock wave speed in a high-voltage electrical discharge in water 53
I. I. Zadiriev, A. A. Rukhadze, E. A. Kralkina, K. V. Vavilin, and V. B. Pavlov About possibility of applying a capacitive RF discharge to the Hall ion sources and thrusters 57
G. M. Batanov, V. D. Borzosekov, D. G. Vasilkov, I. Yu. Vaphin, S. E. Grebenshchikov, E. M. Konchekov, A. A. Letunov, A. I. Meshcheryakov, K. A. Sarksyan, M. A. Tereshchenko, N. K. Kharchev, and Yu. V. Kholnov Transport transition in L-2M stellarator plasmas: a role of the short-wavelength turbulence 61
PHOTOELECTRONICS
А. А. Koronnov, A. E. Safutin, М. М. Zemlyanov, and G. M. Zverev Improvement of resistance of photodetectors with a germanium avalanche photodiode to high power laser irradiation influence 65
D. S. Andreev, V. S. Varganova, P. E. Khakuashev, I. V. Chinareva, and A. I. Dirochka Decreasing a recovery time of sensitivity for the InGaAs / InP pin-photodiodes after an exposure to the high-power pulsed background illumination 70
S. V. Golovin, Yu. S. Mezin, M. V. Sednev, A. I. Eremchuk, and M. D. Korneeva Study of indium bumps for focal plane arrays 74 A. K. Budtolaev, I. A. Evlent’ev, G. V. Liberova, S. D. Sivachenko, and V. E. Stepanyuk The efficiency of the methods of the photo-diodes gettering on the basis of the high-resistyvity silicon 80
PHYSICAL APPARATUS AND ITS ELEMENTS
N. P. Anisimova, V. B. Kulagov, and Y. M. Luganskii Industrial especially low-temperature color pyrometers 83
D. S. Lapitsky, R. A. Syrovatka, L. M. Vasilyak, V. S. Filinov, L. V. Deputatova, V. I. Vladimirov, and V. Ya. Pecherkin Removal of charged micron-sized particles by a quadrupole altering electric field 88
S. A. Svitnev, O. A. Popov, and V. A. Levchenko Characteristics of UV radiation plasma source excited by 13.56 MHz ferrite-free inductively-coupled discharge 92
INFORMATION
XLIII International Zvenigorod Conference on Plasma Physics and Controlled Thermonuclear Fusion 98
XXIV International Conference on Photoelectronics and Nigth Vision Devices 101
The summary list of the articles published in Prikladnaya Fizika in 2015 102
Rules for authors 107 Subscription 110
Другие статьи выпуска
Индукционный разряд возбужден на частоте 13,56 МГц в смеси Hg (0,01 Торр) + Ar (0,1— 0,7 Торр) в кварцевой трубке диаметром 38 мм и длиной 400 мм с помощью индуктивной катушки, охватывающей трубку по ее продольному периметру. Обнаружено, что максимум КПД УФ-излучения максимален, а мощность потерь в проводе катушки — минимальна при одной и той же мощности лампы, которая с уменьшением давления аргона сдвигается в сторону больших значений. Результаты расчета КПД УФ-излучения лампы находятся в хорошем согласии с экспериментом.
Продемонстрирована возможность бесконтактного вывода частиц из газового потока в широком диапазоне размеров частиц. Полученные результаты указывают на возможность подбора параметров устройства для селективного удаления частиц необходимого размера.
Рассмотрено использование фотогальванических приемников излучения на основе PbSe и его твердых растворов с целью создания пирометров спектрального отношения (цветовых) для измерения температур в диапазоне +50…+600 оС. Предложены два конструктивных варианта исполнения фотоприемников, обеспечивающих необходимые спектральные и угловые характеристики чувствительности.
Проведено сравнение методов геттерирования при изготовлении фотодиодов на основе высокоомного кремния (p–i–n-фотодиодов). Эффективность геттерирования оценивалась по величине обратных токов фотодиодов при рабочем напряжении 200 В. Лучшие результаты получены на образцах с геттерированием методом диффузионного легирования фосфором нерабочей стороны пластины. Плотность обратных токов составила (2,3—3,4)10-9 А/мм2.
Предложена топология фотодиода, обеспечивающая малые времена восстановления чувствительности. В предложенной топологии фоточувствительная площадка окружена “карманом”, устраняющим медленные диффузионные составляющие в периферийном фотоотклике. Приведены экспериментальные результаты, подтверждающие уменьшение времени восстановления чувствительности.
Представлены результаты исследования увеличения шумов германиевых лавинных фотодиодов вследствие воздействия мощного лазерного излучения. На основании полученных экспериментальных данных было рассчитано значение уровня шума, действующее на выходе усилителя фотоприемного устройства с частично деградировавшим фотодиодом, а также значение порогового напряжения компаратора, при котором выполняются требования по количеству ложных срабатываний. Для восстановления работоспособности фотоприемного устройства после мощной засветки была разработана и успешно испытана схема автоматического переключения порогового напряжения компаратора.
На стеллараторе Л-2М при повышении удельной мощности нецентрального электронноциклотронного нагрева плазмы до 3 МВт/м3 обнаружен спонтанный транспортный переход с ростом энергии плазмы на ~14 % при четырехкратном скачкообразном понижении энергии коротковолновой турбулентности (k= 30 см–1).
Экспериментально исследован процесс распространения волн давления при высоковольтном электрическом разряде в воде. Для рассматриваемого диапазона параметров определена скорость фронта ударной волны.
С использованием метода акцепторов найдены скорости генерации и энергетические выходы гидратированных электронов в воде под воздействием тлеющего разряда атмосферного давления. Установлено, что скорость генерации гидратированных электронов растет от 0,7510-6 до 2,610-6 моль л-1с-1 при увеличении тока разряда от 10 до 50 мА, а значения энергетического выхода не зависят от тока и составляют 0,130,01 частиц/100 эВ.
Проведено термодинамическое моделирование, определены константы равновесия реакций с участием актиноидов U, Am, Pu при нагреве радиоактивного графита в атмосфере азота. Описаны процессы, протекающие в интервале температур от 370 до 3270 К, а именно: термическое испарение конденсированных веществ, термическая диссоциация протекающая в паровой фазе, реакции протекающие между конденсированным веществом и газом, реакции между веществами в газо-паровой фазе, термическое разложение твердых веществ и реакции между конденсированными веществами.
Методами растровой электронной микроскопии, металлографии и рентгенографии исследована структура и фазовый состав (Ti, Al)-композитов. Они были приготовлены прессованием смеси порошков титана и алюминия и их последующим твердофазным спеканием на воздухе. Получены зависимости пористости, содержания интерметаллоида TiAl3 и микроструктуры от состава, давления прессования и времени спекания. Описаны возможные механизмы формирования структуры и фазового состава.
В настоящей работе на основе нелинейных численных расчетов рассмотрены захват электронов и их сильное серфотронное ускорение электромагнитной волной, распространяющейся в космической плазме поперек слабого внешнего магнитного поля, для различных значений продольного (вдоль магнитного поля) импульса частицы. Начальная фаза волны на траектории частицы была неизменная, а безразмерный продольный импульс менялся от 1 до 200.
В статье представлены результаты расчета эффективных сил увлечения, действующих на заряженную частицу в линейной ловушке Пауля в воздухе при нормальных условиях. Определены зоны внутри ловушки, где происходит захват и удержание заряженных частиц, исследована зависимость зон удержания от параметров частицы и ловушки.
На основе уравнений электрогидродинамики анализируется влияние электрической структуры грозовых облаков и сильных возмущений атмосферного электрического поля под ними на процессы образования торнадо. Показано, что из нижней части вращающегося облака с дипольной структурой может формироваться низовой прорыв, а из облака с трипольной структурой — воронка торнадо.
Ранее была продемонстрирована генерация DD-нейтронов в межэлектродной среде наносекундного вакуумного разряда малой энергии (~ 1 Дж) с полым катодом и дейтерированным Pd-анодом. Была выявлена принципиальная роль образования виртуального катода и соответствующей ему потенциальной ямы в процессах столкновительного DD-синтеза в межэлектродном пространстве. В данной работе получен в эксперименте и обсуждается выход нейтронов на самой начальной стадии разряда, когда пучок автоэлектронов лишь начинает облучать неидеальную поверхность дейтерированного Pd-анода.
Предложен и исследован режим брэгговского акустооптического (АО) взаимодействия в парателлурите, обеспечивающий одновременную изотропную и анизотропную дифракции в первый порядок. Для света с длиной длины волны 0,6310-4 см, дифрагирующего на «медленной» ульразвуковой волне с частотой 25 МГц, эффект достигается при наклоне плоскости АОдифракции на угол ~3,2о относительно оптической оси кристалла. Обнаруженный эффект подтвержден экспериментально.
Издательство
- Издательство
- АО "НПО "ОРИОН"
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- Юр. адрес
- 111538, г Москва, р-н Вешняки, ул Косинская, д 9
- ФИО
- Старцев Вадим Валерьевич (ГЕНЕРАЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР)
- E-mail адрес
- orion@orion-ir.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 3749400