Active antenna array for study the interaction between broadband electromagnetic oscillations and plasma

The active broadband antenna array is described. It consists of oscillators with the working frequencies that are close enough to the plasma frequencies. The construction of described array permits to use it as a phased array with a fast control of excited wave parameters (frequency, shape, phase velocity, amplitude). The oscillations spectrum measurements were provided and corresponding results are given in this work. The possibility of transfer into stochastic regime was also studiedОписано активну широкосмужну фазовану антенну решітку, що складається з осциляторів, робочі частоти яких є близькими до плазмових. Конструкція решітки дозволяє використовувати її в якості фазованої решітки з можливістю швидкої зміни параметрів збуджуваних хвиль (форми, частоти, фазової швидкості, амплітуди). Представлено результати вимірювань спектру збуджуваних решіткою частот під час подачі на керуючий вхід сигналів різної форми. Вивчалася також можливість переходу у стохастичний режим.Описывается активная широкополосная фазированная антенная решетка, состоящая из осцилляторов с рабочими частотами, близкими к плазменным. Конструкция описываемой решетки позволяет использовать ее в качестве фазированной решетки с возможностью быстрого изменения параметров возбуждаемых волн (формы, частоты, фазовой скорости, амплитуды). Представлены результаты измерений спектра возбуждаемых решеткой колебаний при подаче сигналов разного вида на управляющий вход. Также изучалась возможность перехода в стохастический режим

The interaction between broadband electromagnetic oscillations and plasma

The interaction between plasma and HF oscillations in a broad frequency range is studied. To introduce the HF power into plasma an active antenna array was used. This allowed varying the phase velocity of the wave disturbed in plasma by the lead-in system in a wide spectrum of values. Obtained results may be used to develop new effective methods of plasma heating, drag currents creation, plasma acceleration, plasma flow controlling and instabilities suppression.Вивчається взаємодія плазми із високочастотними коливаннями у широкому діапазоні частот. Для введення високочастотної потужності у плазму використовувалась активна антенна решітка. Це дозволило змінювати фазову швидкість і частоту хвилі, яка збуджується у плазмі, у широкому діапазоні величин. Отримані результати можуть бути використані для розробки нових ефективних методів нагріву плазми, створення токів захоплення, контролювання плазмових потоків і придушення нестійкостей.Изучается взаимодействие плазмы с высокочастотными колебаниями в широком диапазоне частот. Для введения высокочастотной мощности в плазму использовалась активная антенная решетка. Это позволило варьировать фазовую скорость и частоту волны, возбуждаемой в плазме, в широком диапазоне величин. Полученные результаты могут быть использованы для разработки новых эффективных методов нагрева плазмы, создания токов увлечения, контролирования плазменных потоков и подавления неустойчивостей

The observation of Landau-like damping and diocotron echous in a pure electron plasma

This paper is dedicated to the additional experimental study of the diocotron wave Landau damping, during and after the main electron beam injection pulse. Also, it contains some data on injection of additional electron beam.Увага зосереджена на додатковому експериментальному вивченню явища загасання Ландау диокотронної хвилі. Вивчалися диокотронні коливання як підчас, так і після імпульсу інжекції. Також представлено деякі дані, отримані при проведенні експериментів з інжекції додаткового пучка електронів.Уделено внимание дополнительному экспериментальному изучению явления затухания Ландау диокотронной волны. Исследовались диокотронные колебания во время и после окончания импульса инжекции. Также представлены некоторые данные, полученные при проведении экспериментов с инжекцией дополнительного пучка электронов

The dynamics of 3D diocotron wave during the “hot“ electron flow propagation in the drift space

The longitudinal dynamic effect on the diocotron wave evolution was clarified. The main features of the plasma particles trapping and confining during the ‘hot’ electron beam propagation through the space of drift were studied.Определена роль продольной динамики в эволюции диокотронной волны. Также были изучены основные особенности захвата и удержания частиц при прохождении «горячего» электронного потока в пространстве дрейфа.Вивчено роль поздовжньої динаміки в еволюції діокотронної хвилі. Досліджено ключові особливості захоплення та утримання частинок при проходженні «гарячого» електронного потоку в просторі дрейфу

Drift oscillations supperssion during the electron plasma decay

The drift waves were excited in non-neutral electron plasma created by injection of a hot electron beam into the drift chamber of the experimental device. The main attention is paid to the regime in which the injected electrons are captured and confined in the central area of the drift chamber in a metastable state. The duration of such confinement was anomalously long. Earlier such state was explained by the presence of coherent drift oscillations in the plasma of the confined particles. But a set of experiments with the drift oscillation suppression have shown that the metastable state of confined plasma exists without a drift oscillations generation. An effective method of the drift wave suppression was found.Дрейфові хвилі збуджувались у зарядженій плазмі, що створювалася у процесі інжекції пучка електронів із сильним розкидом часток по швидкостям до камери дрейфу експериментальної установки. Особлива увага приділялася режиму, в якому інжектовані електрони захоплювалися й утримувалися у центральній області камери дрейфу у метастабільному стані. Час такого утримування був аномально великим. Раніше такий стан пов’язували із присутністю когерентних дрейфових коливань у плазмі захоплених часток. Однак, низка експериментів з придушенням дрейфових осциляцій показала, що утримувана плазма знаходиться у метастабільному стані навіть за відсутності дрейфових коливань. В процесі досліджень було також знайдено ефективний спосіб придушення дрейфових хвиль.Дрейфовые волны возбуждались в заряженной плазме, создаваемой в процессе инжекции пучка электронов с большим разбросом по скоростям в камеру дрейфа экспериментальной установки. Основное внимание уделялось режиму, в котором инжектированные электроны захватывались и удерживались в центральной области камеры дрейфа в метастабильном состоянии. Время такого удержания было аномально большим. Ранее такое состояние связывалось с присутствием когерентных дрейфовых осцилляций в плазме захваченных частиц. Однако, ряд экспериментов с подавлением дрейфовых осцилляций показал, что удерживаемая плазма находится в метастабильном состоянии и в отсутствии дрейфовых колебаний. В процессе исследований был также найден эффективный способ подавления дрейфовых волн

Separation on velocities of the particles trapped in self-consistent Malmberg-Penning trap

Coherent structures and conditions of their occurrence in holding configurations have recently attracted the attention of many physicists working on nuclear fusion and nonlinear processes in plasma. Here we discuss the mechanisms of cooling of the electron plasma seized in the self-consistent electromagnetic trap.Когерентні структури й умови їх виникнення в утримуючій конфігурації останнім часом звернули на себе увагу фізиків, працюючих в області дослідження термоядерного синтезу та нелілійних процесів у плазмі. Розглянуто результати досліджень механізмів охолодження електронної плазми, захопленої у самоузгоджену пастку.Когерентные структуры и условия их возникновения в удерживающей конфигурации в последнее время привлекли внимание физиков работающих в области исследования термоядерного синтеза и нелинейных процессов в плазме. Рассмотрены результаты исследований механизмов охлаждения электронной плазмы, захваченной в самосогласованную электромагнитную ловушку

The stability of magnetized non-neutral plasma flow with a broad velocity distribution

The stability of the magnetized non-neutral plasma cylindrical flow was studied experimentally. The flow is injected into the drift tube and spreads along its axis. The radial motion of the charged particles is limited by longitudinal magnetic field. During the experimental study the influence of such factors as the magnetic field strength and the average flow velocity on stability of the flow fluctuations was investigated.Экспериментально исследована устойчивость замагниченного цилиндрического потока заряженной плазмы. Поток инжектировался в трубку дрейфа и распространялся вдоль ее оси. Радиальный дрейф частиц потока ограничивался продольным магнитным полем. Исследовалось влияние на устойчивость системы таких факторов как напряженность магнитного поля и средняя скорость частиц потока.Експериментально досліджено стійкість замагніченого потоку зарядженої плазми. Потік інжектувался до трубки дрейфу та поширювався вздовж її вісі. Радіальний дрейф частинок потоку обмежувався повздовжнім магнітним полем. Досліджувався вплив на стійкість системи таких факторів як напруженість магнітного поля та середня швидкість частинок потоку

Self-consistent penning-malmberg trap

Self-consistent interaction of electrons with electric fields observed in drive space of velocity spread impulse electron beam in longitudinal homogeneous magnetic field during and after the injecting impulse was investigated. The mechanism by which non-neutral electron plasma is accumulated and confined has been studied. Physical behavior of non-neutral plasma has been studied in various non-neutral particle traps, a typical of which is Penning–Malmberg trap. It is a cylindrical trap where the radial motion of the non-neutral particles is constrained by magnetic field, while the longitudinal motions are constrained by electrostatic potential well. When used as an electron trap, the electrons from a thermal cathode are injected parallel to the magnetic field while the cathode side of the electrostatic well is open. By closing the wall dynamically, the electrons that fail to escape during the well closure are trapped. In our experiments the holding electrostatic walls arise self-consistently, simultaneously with injection of an electron beam in the space of drift. Seized there are those particles that at the moment of formation of the trap were in the space of drift

Probe measurements of parameters of dense gasmetallic plasma in the inhomogeneous magnetic field of a planar magnetron discharge

The paper presents measurements of the electron temperature and plasma concentration in both stationary and pulsed operation modes of a longitudinal planar MDC with a magnetically insulated anode in stationary and highcurrent pulsed operation modes with a high-voltage impulse voltage addition. The measurements were carried out according to the standard procedure for Langmuir double probes. The obtained volt-ampere characteristics of a double probe show that the electron temperature increases by a factor of two in the pulsed mode of operation of the magnetron in comparison with the steady-state regime, and the density of the pulsed plasma increases by three orders of magnitude.Представлено виміри температури електронів і концентрація плазми як у стаціонарному, так і в імпульсному режимах роботи повздовжньої планарної МРС з магнітоізольованим анодом у стаціонарному та сильнострумовому імпульсному режимах роботи з високовольтною імпульсною добавкою напруги. Виміри проводилися за стандартною методикою для двійних зондів Ленгмюра. Отримані вольт-амперні характеристики двійного зонда показують, що температура електронів збільшується в два рази в імпульсному режимі роботи магнетрона в порівнянні у стаціонарним режимом, а концентрація імпульсної плазми зростає на три порядки.Представлены измерения температуры электронов и концентрации плазмы как в стационарном, так и в импульсном режимах работы продольной планарной МРС с магнитоизолированным анодом в стационарном и сильноточном импульсном режимах работы с высоковольтной импульсной добавкой напряжения. Измерения проводились по стандартной методике для двойных зондов Ленгмюра. Полученные вольтамперные характеристики двойного зонда показывают, что температура электронов увеличивается в два раза в импульсном режиме работы магнетрона по сравнению со стационарным режимом, а плотность импульсной плазмы возрастает на три порядка

Radio frequency control of particle detrpping / retrapping process in a stellarator type device

The possibility to study experimentally the effect of AC electric field on the transit particles is considered on the example of the small stellarator device. This study is important for the development of scenario for the ambipolar electric field control in plasma due to injection of the particles into plasma core in the fusion devices.Розглянута можливість експериментального вивчення впливу змінного електромагнітного поля на частинки з перехідними траєкторіями на прикладі невеличкого пристрою стелараторного типу. Таке вивчення важливе для розвитку сценарію контролю амбіполярного електричного поля в плазмі в термоядерних системах за допомогою інжекції частинок у центр плазми.Рассмотрена возможность экспериментального изучения влияния переменного электрического поля на частицы с переходными траекториями на примере небольшого прибора стеллараторного типа. Это изучение важно для развития сценария контроля амбиполярного электрического поля в плазме в термоядерных системах, чего можно достичь инжекцией частиц в центр плазмы