Поверхневі азимутальні та циклотронні хвилі у магнітоактивних плазмових структурах - Автореферат

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені В.Н. ПОВЕРХНЕВІ АЗИМУТАЛЬНІ ТА ЦИКЛОТРОННІ ХВИЛІ У МАГНІТОАКТИВНИХ ПЛАЗМОВИХ СТРУКТУРАХНауковий консультант: професор, доктор фізико-математичних наук Азаренков Микола Олексійович, Харківський національний університет імені В.Н. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Білецький Микола Миколайович, Інститут радіофізики та електроніки ім. доктор фізико-математичних наук, професор Пятак Олександр Іванович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет МОН України, завідувач кафедри фізики; доктор фізико-математичних наук, професор Шишкін Олександр Олександрович, Інститут фізики плазми ННЦ „Харківський фізико-технічний інститут” МОН України, провідний науковий співробітник. Захист відбудеться “23” травня 2003 р. о 17 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.12 при Харківському національному університеті ім.Їх вивчення становить певний інтерес і для термоядерних досліджень, оскільки під час додаткового нагрівання плазми в режимі іонного циклотронного резонансу значна частина енергії може витрачатися на генерацію поверхневих хвиль, що зменшує ефективність нагрівання центральної області плазми. Оскільки лабораторна плазма є неоднорідною, а дисперсійні властивості поверхневих хвиль залежать від електромагнітних та геометричних характеристик хвилеводних структур, то в дисертації вивчається вплив на дисперсійні властивості поверхневих циклотронних хвиль не тільки величини зовнішнього магнітного поля та його орієнтації відносно поверхні плазми, а й неоднорідності плазми та характеристик хвилеводів. Оскільки плазма дуже часто перебуває під дією зовнішніх змінних електромагнітних полів, то в дисертації вивчається параметричне збудження поверхневих циклотронних хвиль, до того ж з урахуванням немонохроматичності зовнішнього змінного електричного поля. В даній дисертаційній роботі враховано вплив неоднорідності плазми, відмінність форми поперечного перерізу металевої камери хвилеводу від кола та наявність аксіальної щілини в цій камері на дисперсію азимутальних ПХ, а також побудовано нелінійну теорію їх резонансної взаємодії з кільцевим потоком електронів, що рухається у зазорі між стінкою та плазмою. Предмет дослідження - поверхневі циклотронні хвилі трьох типів поляризації (ТМ, Х та О моди) та азимутальні ПХ, що поширюються поперек сталого зовнішнього магнітного поля в хвилеводних структурах типу метал-діелектрик-плазма і плазма-метал, їх дисперсійні властивості, просторовий розподіл їх поля та їх загасання, початкова стадія параметричної нестійкості поверхневих циклотронних мод та нелінійна взаємодія поверхневих азимутальних мод з потоками заряджених частинок, а також здатність усіх цих мод підтримувати газові розряди шляхом передачі своєї енергії через омічний, резонансний та кінетичний канали дисипації.У підрозділі 1.1 у гідродинамічному наближенні теоретично доведено, що у металевому хвилеводі із скінченним значенням радіусу кривини, який повністю заповнено плазмою, а також вздовж поверхні металевої циліндричної антени скінченного радіусу, яку занурено в плазму, можливим є поширення електромагнітних азимутальних поверхневих хвиль (АПХ) поперек аксіального зовнішнього сталого магнітного поля. Визначено два діапазони існування цих мод та доведено, що для фіксованого значення частоти знак азимутального хвильового числа m однозначно визначається геометрією хвилеводної структури: в діапазоні m>0 для випадку поширення АПХ у металевому хвилеводі та, відповідно, m<0 для випадку поширення АПХ вздовж поверхні металевої антени, що оточена магнітоактивною плазмою, а в діапазоні знаки номерів m для цих структур змінюються відповідно на протилежні (та - нижня та верхня гібридні частоти, та - електронні плазмова та циклотронна частоти). Тобто напрямок розповсюдження цих мод на гармоніках електронних циклотронних частот визначається напрямком ларморівського обертання електронів поблизу межі плазма-метал, а в діапазоні іонних циклотронних частот напрямок їх поширення співпадає з напрямком ларморівського обертання позитивних іонів поблизу поверхні плазма - метал. Дослідження проведено у кінетичному наближенні з урахуванням неоднорідності плазми (моделювання неоднорідності проводилось сходинковою функцією) та обмеженості поперечних розмірів плазми. В підрозділі 2.4 побудовано стаціонарну електродинамічну модель мікрохвильових розрядів на АПХ для випадків, коли ці моди поширюються в азимутальному напрямку вздовж циліндричної металевої антени, що знаходиться у плазмі з аксіальним магнітним полем, та коли розряд відбувається у металевому циліндричному хвилеводі з плазмовим наповненням, відповідно.У дисертаційній роботі наведено узагальнені теоретичні результати побудованої автором кінетичної теорії поверхневих циклотронних хвиль різної поляризації (а саме ТМ, Х та О мод) в хвилеводних структурах типу плазма-діелектрик-метал.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ