Статья: Визуализация пространственного распределения интенсивности миллиметровых волн при помощи оптического континуума, излучаемого газовым разрядом в смеси Cs–Xe. Часть I. Метод и его физические основы (обзор) (2015)

Читать онлайн

Представлена первая часть обзора, который посвящен динамическому методу визуализации и измерения пространственного распределения интенсивности миллиметрового (ММ) излучения при помощи оптического континуума (ОК), излучаемого положительным столбом (ПС) разряда постоянного тока в смеси паров цезия с ксеноном. В ней рассмотрены принципы действия и физические основы этого нового метода. Приведено описание разрядной трубки и экспериментальной установки, которые были использованы для создания широкого однородного плазменного слоя с помощью Cs─Xe-разряда при давлении газа 45 Торр. Рассмотрены эксперименты, в которых изучено воздействие ММ-излучения на такой плазменный слой. Обсуждается механизм влияния ММ-излучения на яркость ОК, излучаемого ПС Cs─Xe-разряда, а также причины нарушения локальности связи между интенсивностью MM-излучения и яркостью оптического континуума. Описаны модельные эксперименты по визуализации излучения на выходе рупорных антенн и в квазиоптических пучках, которые показали, что этот метод может быть успешно использован для визуализации электромагнитного излучения средней интенсивности во всем диапазоне ММволн. Метод обладает микросекундным временным разрешением, его пространственное разрешение около 2 мм. Продемонстрировано, что энергетическая чувствительность метода в восьмимиллиметровом и двухмиллиметровом диапазоне не хуже, чем 10 и 200 мкДж/см2 соответственно.

The paper presents a review of a high-sensitive technique for time-resolved imaging and measurement of the 2D intensity profiles of millimeter waves (MMW) based on the use of visible continuum radiation (VCR) from the positive column (PC) of a medium pressure Cs–Xe DC discharge. The review focuses on the operating principles, fundamentals, and applications of this new technique. The design of a discharge tube and an experimental setup which were used to create a wide homogeneous PC plasma slab are described. The MMW effects on the plasma slab are studied. The mechanism of microwave-induced variations in the VCR intensity and the causes of violation of the local relation between the visible continuum emissivity and the MMW intensity are discussed. Experiments on imaging of the field patterns of horn antennas and quasioptical beams demonstrate that this technique can be used for a good-quality imaging of the MMW beams in the entire millimeterwavelength band. The temporal resolution of the technique is about 0.8 μs, its spatial resolution is 2 mm. Energy flux sensitivities of about 10 μJ/cm2 in the Ka band and about 200 μJ/cm2 in the D band have been demonstrated.

Ключевые фразы: газовый разряд, оптическое излучение плазмы, взаимодействие микроволнового излучения с газоразрядной плазмой, визуализация миллиметровых волн, моделирование кинетики плазмы
Автор (ы): Гитлин Михаил Семенович (Gitlin M. S.)
Журнал: УСПЕХИ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

SCI
Физика
УДК
533.9.03. Получение плазмы
533.9.07. Установки и аппаратура для изучения и создания плазмы
533.9.08. Основные принципы и теория измерений. Методы диагностики плазмы
535.338. Виды спектров. Непрерывные спектры. Линейчатые спектры. Полосатые спектры. Закономерности в спектрах. Термы. Комбинационный принцип
535-14. Диапазон между радиоволнами (волны Герца) и инфракрасной областью спектра
621.387. Газоразрядные и газонаполненные лампы, исключая осветительные. Ионизационные камеры. Счетчики ионов
621.396.677. Направленные и остронаправленные антенны
621.3.09. Характеристики распространения электромагнитных волн
eLIBRARY ID
25085457
Для цитирования:
ГИТЛИН М. С. ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ МИЛЛИМЕТРОВЫХ ВОЛН ПРИ ПОМОЩИ ОПТИЧЕСКОГО КОНТИНУУМА, ИЗЛУЧАЕМОГО ГАЗОВЫМ РАЗРЯДОМ В СМЕСИ CS–XE. ЧАСТЬ I. МЕТОД И ЕГО ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ (ОБЗОР) // УСПЕХИ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ. 2015. ТОМ 3, №6