Theory of surface cyclotron X-modes at the second harmonic of electron cyclotron frequency excited by alternating electric field

Instability of surface cyclotron X-modes at the second harmonic of electron cyclotron frequency (SCXM) in di-electric planar waveguide filled by plasma is studied in kinetic approximation. An external magnetic field is assumed parallel to the plasma surface. Doing that, two components of the SCXM wave vector, which are perpendicular to external magnetic filed have been taken into the account in Vlasov-Boltzmann kinetic equation. Unlike the previous consideration an amplitude value of the alternating electric field is assumed to be either less or approximately equal to unit. Simple expressions for growth rates of the SCXM parametrical instability are calculated. The obtained results can be used for controlling of gas discharges sustained by surface waves under the regime of electron cyclotron resonance.Неустойчивость поверхностных циклотронных Х-мод на второй гармонике электронных циклотронных частот (ПЦХМ) в диэлектрических планарных волноводах с плазменным наполнением исследована в кинетическом приближении. Внешнее магнитное поле считалось параллельным поверхности плазмы. При этом две компоненты волнового вектора ПЦХМ, перпендикулярные внешнему магнитному полю, были учтены в кинетическом уравнении Власова-Больцмана. В отличие от предыдущего подхода к решению этой проблемы амплитуда внешнего переменного электрического поля предполагалась меньшей или приблизительно равной единице. Простые выражения для инкрементов параметрической неустойчивости ПЦХМ выведены. Полученные результаты могут быть использованы при управлении газовыми разрядами, которые поддерживаются поверхностными волнами в режиме электронного циклотронного резонанса.Нестійкість поверхневих циклотронних Х-мод на другій гармоніці електронних циклотронних частот (ПЦХМ) у діелектричних планарних хвилеводах із плазмовим наповненням досліджено у кінетичному наближенні. Зовнішнє магнітне поле вважалося паралельним межі плазми. При цьому дві компоненти хвильового вектора ПЦХМ, що є перпендикулярними до зовнішнього магнітного поля, були враховані у кінетичному рівнянні Власова-Больцмана. На відміну від попереднього підходу до розв’язання цієї проблеми амплітуда зовнішнього змінного електричного поля вважалася меншою або приблизно рівною одиниці. Прості вирази для інкрементів параметричної нестійкості ПЦХМ виведено. Здобуті результати можна використати при керуванні газовими розрядами, що підтримуються поверхневими хвилями у режимі електронного циклотронного резонансу

Azimuthal surface waves in toroidal magnetic traps

Extraordinary polarized electromagnetic surface waves are known to propagate with zero axial wave number (kz=0) along the small azimuth j nearby the interface of a cold uniform plasma located in cylindrical metal chambers and immersed into axial steady magnetic field B0z [1]. These waves are called as azimuthal surface waves (ASW). ASW are shown to be eigen modes of toroidal plasmas. Their dispersion properties are examined with taking into account numerous peculiarities of plasma in toroidal traps: a magnitude of the external toroidal magnetic field, a thickness of the vacuum layer between plasma and metal chamber, a small radius of plasma, toroidal and ripple variations in steady magnetic field, a deviation of plasma-vacuum and vacuum–metal cross-sections’ shapes from a circle, a presence of the poloidal component of the confining magnetic field, a non-uniformity of the density radial profile, etc. ASW with frequencies over the electron cyclotron frequency |we| are shown to be absorbed within the local resonance region, ε₁(r₀)= 0, where ε1 is the diagonal element of the plasma dielectric tensor. Possibility is shown of additional heating of a radially inhomogeneous plasma in small toroidal devices with a rippled magnetic field via the absorption of satellite harmonics of the ASW with frequencies below |we| within the local resonance region, ε₁(r₁) = [2πc/(ωL)]², where L is the ripple period.Показано, що незвичайно поляризовані електромагнітні хвилі можуть поширюватися з нульовим тороїдним хвильовим числом уздовж малого азимута поблизу поверхні плазми у тороїдній металевій камері з магнітним полем. Їхні дисперсійні властивості досліджено з урахуванням численних особливостей плазми тороїдних пасток. Особливу увагу приділено поглинанню цих хвиль у плазмі з радіально-неоднорідним профілем густини.Показано, что необыкновенно поляризованные электромагнитные волны могут распространяться с нулевым тороидальным волновым числом вдоль малого азимута вблизи поверхности плазмы в тороидальной металлической камере с магнитным полем. Их дисперсионные свойства исследованы с учетом многочисленных особенностей плазмы тороидальных ловушек. Особое внимание уделено поглощению этих волн в плазме с радиально- неоднородным профилем плотности

Coupled HF azimuthal waves in magnetoactive waveguide partially filled by current-carrying plasma

Coupled surface extraordinarily polarized waves and bulk ordinarily polarized waves are proved to propagate along azimuthal direction in the cylindrical metal waveguide that is partially filled by cold magneto-active plasma in the frequency range above upper hybrid resonance. Their interaction and linear conversion is investigated under the condition of an external magnetic field with both axial and azimuthal components application.Показано, что связанные поверхностные необыкновенно поляризованные волны и объемные обыкновенно поляризованные волны могут распространяться в азимутальном направлении в цилиндрическом металлическом волноводе, который частично заполнен холодной магнитоактивной плазмой в частотном диапазоне выше верхнего гибридного резонанса. Их взаимодействие и линейная конверсия исследованы в условиях приложения внешнего магнитного поля с аксиальной, а также азимутальной составляющими.Показано, що зв’язані поверхневі незвичайно поляризовані хвилі та об’ємні звичайно поляризовані хвилі можуть поширюватись в азимутальному напрямку в циліндричному металевому хвилеводі, який частково заповнено холодною магнітоактивною плазмою в частотному діапазоні вище верхнього гібридного резонансу. Їхні взаємодія та лінійна конверсія досліджені за умов прикладення зовнішнього магнітного поля з аксіальною, а також азимутальною складовими

Parametric instability of surface waves at the second harmonic of ion cyclotron frequency

Parametric instability of surface waves at the second harmonic of ion cyclotron frequency (SWCF) in plasma filled dielectric planar waveguide is examined in a kinetic approximation. SWCF are extraordinary polarized modes propagating across the external steady magnetic field. Simple analytical expressions for the SWCF frequencies, their damping rates due to collisions between plasma particles and interactions between plasma particles and plasma interface, increments of the parametrical instabilities are found. Increments of the SWCF parametric instabilities are slightly dependent on the transverse dimensions of the plasma layer and they strongly decrease with the SWCF wavelength. The obtained results can be used in controlled fusion researches in order to avoid undesirable regime of the plasma periphery heating in fusion devices during.Параметрична нестійкість поверхневих хвиль на другій гармоніці іонної циклотронної частоти (ПЦХ) в діелектричних хвилеводах з плазмовим заповненням досліджена в кінетичному наближенні. ПЦХ є незвичайно поляризованими модами, що поширюються поперек зовнішнього сталого магнітного поля. Знайдено прості аналітичні вирази для частот ПЦХ, їх декрементів загасання, обумовлених зіткненнями частинок плазми між собою та їх взаємодією з межею плазми, а також інкрементів їх параметричної нестійкості. Інкременти параметричної нестійкості ПЦХ слабко залежать від поперечних розмірів плазми та сильно зменшуються із збільшенням довжини хвилі ПЦХ. Здобуті результати можна використовувати в термоядерних дослідження для визначення небажаних режимів нагрівання периферії плазми, яких слід уникати при ІЦРН.Параметрическая неустойчивость поверхностных волн на второй гармонике ионной циклотронной частоты (ПЦВ) в диэлектрических волноводах с плазменным заполнением исследована в кинетическом приближении. ПЦВ являются необыкновенно поляризованными модами, распространяющимися поперек внешнего постоянного магнитного поля. Найдены простые аналитические выражения для частот ПЦВ, их декрементов затухания, обусловленных столкновениями частиц плазмы между собой и их взаимодействием с границей плазмы, а также инкрементов их параметрической неустойчивости. Инкременты параметрической неустойчивости ПЦВ слабо зависят от поперечных размеров плазмы и сильно уменьшаются при увеличении длины волны ПЦВ. Полученные результаты могут быть использованы в исследованиях по термоядерному синтезу для определения нежелательных режимов нагревания периферии плазмы, которых следует избегать при ИЦРН

Proposal for creation of positron-emission tomography center on the basis of school of medicine and school of physics and technology of Kharkiv National University

The creation of a PET center in the Kharkov region is proposed. This is facilitated by the transfer of the cyclotron by the Julich Research Center (Germany) to Kharkiv, which will ensure the development of the diagnostic radiopharmaceutical “Glucose,¹⁸F”. An additional expansion of the treatment base is possible by acquiring a microtron electron accelerator, which will make it possible to produce and use for treatment of cancer the “Ethanol,¹¹C” radio-pharmaceutical and the “Glucose,¹¹C” diagnostic radiopharmaceutical developed at the NSC KIPT.Запропоновано створення в Харківському регіоні ПЕТ-центру. Цьому сприяє передача Юліхським науковим центром (Німеччина) у м. Харків циклотрона, який забезпечить напрацювання діагностичного радіофармпрепарата «Глюкоза,¹⁸F». Додаткове розширення лікувальної бази можливо шляхом придбання прискорювача електронів мікротрона, який дасть можливість виробляти і використовувати для лікування раку радіофармпрепарат «Етанол,¹¹С», а також діагностичний радіофармпрепарат «Глюкоза,¹¹С», розроблені в ННЦ ХФТІ.Предложено создание в Харьковском регионе ПЭТ-центра. Этому способствует передача Юлихским научным центром (Германия) в г. Харькове циклотрона, который обеспечит наработку диагностического радиофармпрепарата «Глюкоза,¹⁸F». Дополнительное расширение лечебной базы возможно путем приобретения ускорителя электронов микротрона, который даст возможность производить и использовать для лечения рака радиофармпрепарат «Этанол,¹¹С», а также диагностический радиофармпрепарат «Глюказа,¹¹С», разработанные в ННЦ ХФТИ

Nonlinear interactions of azimuthal surface waves in magnetoactive plasma filled waveguides

This paper deals with the theoretical studies of nonlinear interactions of azimuthal surface waves (ASW) in cylindrical metal waveguides fully filled by a uniform magnetoactive plasma. These surface-type wave perturbations propagate in azimuthal direction across an external magnetic field, which is directed along the waveguide axis. The ASW is a relatively new kind of surface waves and so far the nonlinear effects associated with their propagation are outside the scope of scientific issues. They are characterized by a discrete set of mode numbers values which define the ASW eigenfrequencies. This fact leads to several peculiarities of ASW compared with ordinary surface-type waves