Ultrafast light-matter interaction in transparent medium

The ultrafast interaction between high power laser light and plasma has been studied theoretically. The theoretical simulations are based on the nonlinear Schrödinger equation taking into account group velocity dispersion, diffraction, self-focusing and multiphoton absorption. The plasma is formed during propagation of femtosecond laser pulse with high input power in transparent medium due to multiphoton ionization process. The induced plasma results in light scattering with formation of multiple cones. It was found that plasma forms cone region that is inverse to cones appearing from scattering of electromagnetic field. The Fourier transformation of temporal-spatial dependences of plasma density demonstrates formation of quasi-periodic structure for plasma waves

Effect of plasma on the radio-technical characteristics of the Uragan-2M torsatron matching RF systems

There were carried out qualitative studies of the effect of plasma parameters during the RF disharge wall conditioning in a helium atmosphere on the quality factor of the antenna oscillating circuit at Uragan-2M torsatron. The quality factor is determined from the ratio of the electric current in the circuit to the feed current. The dependence of the quality factor of the toroidal steady magnetic field as well as on the helical field is analyzed. The dependence on the helical field is much stronger; with its increase the quality factor increases that is accompanied with reduction of the antenna load. Also, the ratio of idling current in the antenna (when the plasma even less) to the current in the antenna is measured during the discharge. The dependence of this parameter on the toroidal magnetic field and the neutral gas pressure is studied.Проведены качественные исследования влияния плазмы в режиме ВЧ-чистки в атмосфере гелия на добротность антенного колебательного контура в торсатроне Ураган-2М. Добротность определялась из отношенния тока в контуре к току подводящего фидера Q=Ik/If. Проанализирована зависимость добротности как от тороидального поля, так и от винтового. Зависимость от винтового поля значительно сильнее, с его ростом добротность увеличивается, что соответствует снижению нагрузки антенны. Также измерялся параметр Iaxx/IaL, т.е. отношение тока в антенне в момент холостого хода генератора (когда плазмы еще нет) к току в антенне в момент разряда. Приведены зависимости этого параметра от тороидального поля и от давления.Проведені якісні дослідження впливу плазми в режимі ВЧ-чистки в атмосфері гелію на добротність антенного коливального контуру в торсатроні Ураган-2М. Добротність визначалась з відношення струму в контурі до струму підвідного фідера Q=Ik / If. Показана залежність добротності як від тороїдального, так і від гвинтового полів. Залежність від гвинтового поля значно сильніше, з ростом поля добротність збільшується, що відповідає зниженню навантаження антени. Вимірювався також параметр Iaxx / IaL, тобто відношення струму в антені в момент холостого ходу генератора (коли плазми ще немає) до струму в антені в момент розряду. Виявлено також залежності цього параметру від тороїдального поля та від тиску

Characterization of nanoscaled films on flat and grating substrates as some elements of plasmonics

The optical properties of multilayer structures consisting of dielectric, conductivity-oxide and nanoscaled metal layers, deposited on the planar substrates (witness samples) and surface relief ones (diffraction gratings) with micro- and nanoscale sizes, are investigated by AFM, spectral ellipsometry (SE), and photometric techniques. The SE-measured parameters are related to actual characteristics of the layers when specified the model of their near-surface regions. Using a parametrization of the layer dielectric function versus the wavelength and a fitting procedure, the dielectric parameters are determined. It is shown that the optical constants are affected by both the substrate morphology and the adjacent medium. Preliminary data about the influence of isolated particle plasmon excitations in 2D-substrates with the top nanoscaled Au layer on its optical properties are presented

Creation of low density starting plasma with small frame antenna at Uragan-3M device

Deficient shot-to-shot stability of Uragan-3M discharges makes difficult to reproduce experimental results over the period of experimental session. An efficient way of reducing difference between shots is creation of initial low density plasma before the main discharge to start up. A RF pre-ionization in the same frequency range as that of the main discharge is used in the Uragan-3M torsatron. The pre-ionization provides stable discharges during the whole experimental campaign. The main parameters of the pre-ionization plasma are measured and discussed.Нестабильность разрядов Урагана-3М затрудняет воспроизведение экспериментальных результатов в течение одной экспериментальной кампании. Эффективным способом устранения различия между параметрами плазмы в разных импульсах является предионизация ВЧ-разрядной низкоплотной плазмой, которая создается малой рамочной антенной. Предионизация обеспечивает стабильность разрядов в течение всей экспериментальной кампании. Были измерены и оценены основные параметры предионизационной плазмы.Нестабільність розрядів Урагана-3М утрудняє відтворення експериментальних результатів на протязі однієї експериментальної кампанії. Ефективним способом усунення різниці між параметрами плазми в різних імпульсах є передіонізація ВЧ-розрядною низькощільною плазмою, яка створюється малою рамковою антеною. Передіонизація забезпечує стабільність розрядів на протязі всієї експериментальної кампанії. Були виміряні й оцінені основні параметри передіонізаційної плазми

Continuous wall conditioning VHF discharge without magnetic field in a toroidal device

Experiments were carried out at Uragan-2M torsaron for wall conditioning without magnetic field. Plasma discharge was created with the same antenna and VHF generator used for weak magnetic field (B0=100 G) wall conditioning. Experiment was carried out during whole wall conditioning period of Uragan-2M experimental campaign. The dynamics of wall conditioning was obtained alongside with standard plasma parameters measurements.На торсатроне Ураган-2М был выполнен модельный эксперимент по чистке стенок вакуумной камеры без магнитного поля. Плазменный разряд создавался той же антенной и СВЧ-генератором, которые использовались для чистки в слабом магнитном поле (B0=100 Гс). Эксперимент проводился на протяжении всего периода чистки во время экспериментальной кампании Урагана-2М. Динамика чистки стенок была получена вместе со стандартными измеряемыми параметрами плазмы.На торсатроні Ураган-2М було проведено модельний експеримент із чистки стінок вакуумної камери без магнітного поля. Плазмовий розряд створювався тією самою антеною та НВЧ-генератором, що використовуються для чистки в слабкому магнітному полі (B0=100 Гс). Експеримент проводився впродовж всього періоду чистки пiд час експериментальної кампанії Урагана-2М. Динаміка чистки стінок була отримана разом із стандартними вимірюваними параметрами плазми

Behavior features of the ungrounded antenna potential shift in Uragan-2M torsatron

The potential shift appears at frame antenna during plasma creation in Uragan 2M torsatron. This paper provides experimental study of that potential dynamics (Ump). The measurements showed that Ump value can be both positive and negative. The dependency of Ump from RF generator feeding voltage and working gas pressure is given. The cause of positive Ump value is identified.При створенні плазми в торсатроні Ураган 2М рамкова антена набуває постійного потенціалу. Наводиться експериментальне дослідження динаміки цього потенціалу Ump. Вимірювання показали, що величина Ump має як позитивну складову, так і негативну. Наведено залежність потенціалу Ump від напруги живлення ВЧ генератора та від тиску робочого газу. З’ясовується причина наявності позитивної складової

Mass-spectrometer diagnostics complex with cryogenic nitrogen trap

The measuring complex with the cryogenic nitrogen trap [1] was created to monitor the gas composition in the stellarator Uragan-2M chamber. The complex provides several gas sampling options for the research: directly from the vacuum chamber, and condensed gas from the cryogenic trap chamber after its being heated. A new measuring cryogenic trap with its own valves was developed to implement the second method. It is necessary to provide such a state of the internal vacuum surfaces of the complex so that the background gas emission from the walls of the measuring vacuum chamber does not lead to the measurement errors in order to obtain more accurate mass spectral data. The heating of the chamber walls and continuous RF discharge at frequencies of 6…8 MHz and the power of 1 kW without a magnetic field was planned to used for this purpose. Two RF antennas, rod and planar, were designed.На стелараторі Ураган-2М був створений діагностичний комплекс з криогенною азотною пасткою [1] для контролю складу газу в камері стеларатора. Комплекс передбачає декілька варіантів відбору проб газу для дослідження: безпосередньо з вакуумної камери та конденсованого газу з камери криогенної пастки після її нагрівання. Для реалізації другого методу була розроблена нова вимірювальна криогенна пастка з власними клапанами. Для отримання точніших мас-спектральних даних необхідно забезпечити такий стан внутрішніх вакуумних поверхонь комплексу, щоб витік фонового газу зі стінок вимірювальної вакуумної камери не призвів до помилок у вимірах. Для цього планувалося нагрівання стін камери та безперервного ВЧ-розряду на частотах близько 6…8 МГц потужністю до 1 кВт без магнітного поля. Були розроблені дві ВЧ-антени: штирьова і пластинчата.На стеллараторе Ураган-2М был создан диагностический комплекс с криогенной азотной ловушкой [1] для контроля состава газа в камере стелларатора. Комплекс предусматривает несколько вариантов отбора проб газа для исследования: непосредственно с вакуумной камеры и конденсированного газа из камеры криогенной ловушки после её нагрева. Для реализации второго метода была разработана новая измерительная криогенная ловушка со своими клапанами. Для получения более точных масс-спектральных данных необходимо обеспечить такое положение внутренних вакуумных поверхностей комплекса, чтобы утечка фонового газа со стенок измерительной вакуумной камеры не привела к ошибкам в измерениях. Для этого планировался нагрев стен камеры и непрерывного ВЧ-разряда на частотах порядка 6…8 МГц мощностью до 1 кВт без магнитного поля. Были разработаны две ВЧ-антенны: штыревая и пластинчатая

Two-strap RF antenna in Uragan-2M stellarator

A unshielded two-strap antenna had been installed in Uragan-2M. A vacuum chamber inner walls conditioning regime with the two-strap antenna is studied in a weak magnetic field. Plasma with the density nₑ~ (0.2…0.95)·10¹²сm⁻³ and sustained. The RF frequency was f₀~5 MHz, RF plasma was sustained in stationery magnetic field B₀≈0.01 T, at hydrogen pressure range 3·10⁻³…3·10⁻² Pa.Введена в експлуатацію на Урагані-2М багатофункціональна неекранована двонапіввиткова антена. Відпрацьована можливість роботи двонапіввиткової антени в режимі чистки внутрішніх поверхонь вакуумної камери в слабкому магнітному полі. Плазма створювалась і підтримувалась густиною nₑ~ (0.2…0.95)·10¹²сm⁻³. За робочої частоти f₀~5 МГц ВЧ-плазма створювалась у стаціонарному магнітному полі B₀≈0.01 Tл за тиску водню 3·10⁻³…3·10⁻² Па.Введена в эксплуатацию на Урагане-2М многофункциональная неэкранированная двухполувитковая антенна. Отработана возможность работы двухполувитковой антенны в режиме чистки внутренних поверхностей вакуумной камеры в малом магнитном поле Плазма создавалась и поддерживалась с плотностью ne~ (0.2…0.95)·10¹²сm⁻³. При рабочей частоте f₀~5 МГц ВЧ-плазма создавалась в стационарном магнитном поле B₀≈0.01 Tл при давлении водорода 3·10⁻³…3·10⁻² Па

Design and application of glow discharge cleaning at Uragan-2M stellarator

For the Uragan-2M stellarator, a glow discharge cleaning (GDC) system is developed. An overview of the GDC system design is presented. The first experimental studies of GDC in an argon atmosphere have been carried out. The dependence of the breakdown voltage on the argon pressure is determined. The current-voltage characteristics of the gas discharge were measured as a function of the working gas pressure also in presence of a magnetic field.На стелараторі Ураган-2М розроблена система для чищення стінок вакуумної камери жевріючим розрядом. Представлено огляд системи жевріючого розряду. Проведено перші експериментальні дослідження розряду в атмосфері аргону. Визначено залежність пробивної напруги від тиску аргону. Виміряні вольт-амперні характеристики газового розряду в залежності від тиску робочого газу при відсутності і наявності магнітного поля.На стеллараторе Ураган-2М разработана система для чистки стенок вакуумной камеры тлеющим разрядом. Представлен обзор системы тлеющего разряда. Проведены первые экспериментальные исследования разряда в атмосфере аргона. Определена зависимость пробивного напряжения от давления аргона. Измерены вольт-амперные характеристики газового разряда в зависимости от давления рабочего газа при отсутствии и наличии магнитного поля