Камера для измерения концентрации электронов плазмы и плотности газовых струй

Камера для измерения концентрации электронов плазмы и плотности газовых струй

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

КАМЕРА ДЛЯ- ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ ПЛАЗМЫ И ПЛОТ-. НОСТИ ГАЗОВЫХ СТРУЙ,.содержащая резонатор в виде отрезка круглого волновода и отрезок прямоугольного волновода, свернутый вокруг отрезка круглого волновода и свяэа нный с ним через отверстия, расположенные в общей широкой стенке отрезка прямоугольного волновода и стенке отрезка круглого волновода, отличающаяся тем, что, с целью расширения пределов значений измеряемых концентраций электронов плазкы и плот ностей газовых струй в области малых значений, в нее введен дополнительный отрезок прямоугольного волновода,, свернутый вокруг отрезка круглого волновода и связанный с ним через отверстия, расположенные в общей широкой стенке дополнительного отрезка прямоугольного волновода и стенке отрезка круглого волновода , каясдый из отрезков прямоугольного волновода разделен двумя металлическими пластинами, установленнь 4:й диаметрально противоположно, при этом . отверстия,, расположенные в широкой | стенке одного отрезка прямоугольного волновода, отстоят друг от друга на расстоянии, равном А-в /2, а другого - на расстоянии Д-в где А-в длина волны в отрезке прямоугольного волновода, соответствующая резон, нансной частоте резонатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) . (11) 1(5}) 0 01 и 22/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) КАМЕРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАПИИ ЭЛЕКТРОНОВ ПЛАЗМЫ И ПЛОТН0СТН.1A O8 ) СТРуй,,содержащая резонатор в виде отрезка круглого волновода и отрезок прямоугольного волновода, свернутый вокруг отрезка круглого волновода и связанный с ним через отверстия, расположенные в общей широкой стенке отрезка прямоугольного волновода и стенке отрезка круглого волновода, о т л и ч а ю (21) 3352544/18-09 (22) 27. 1,0.81 (46) 07.10.83. Вюл. Р 37 (72) И.Н.Москалев, A.O.Чистяков и В.A.Ïoñïåëîâ (53) 621. 317. 39 (088. 8) (56) 1. Голант В.Е. Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы..

М., Наука, 1968, с. 104-149.

2. гарвей A. Техника сверхвысоких частот. Ч.П. М., . Советское Радио

1965, с. 515-518 (прототип). щ а я с я тем, что, с целью расширения пределов значений измеряемых концентраций электронов плаз)ы и плот,ностей газовых струй в области малых значений, в нее введен дополн ит ель ный отрезок прямоугольного волновода, свернутый вокруг отрезка круглого волновода и связанный с ним через отверстия, расположенные в общей широкой стенке дополнительного отрезка прямоугольного волновода.и стенке отрезка круглого волновода, каждый из отрезков прямоугольного волновода .разделен двумя металлическими.пластинами, установленньв и диаметрально противоположно, при этом . отверстия, расположенные в широкой Е

C стенке одного отрезка прямоугольного волновода, .отстоят друг от друга на расстоянии, равном gs /2, а другого - на расстоянии .в,где Ав длина волны в отрезке прямоугольно го волновода, соответствующая резон Я нансной частоте резонатора.

1046661

Изобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах.

Известно устройство для измерения параметров плазмы, содержащее

СВЧ резонатор, частота которого зависит от параметррв введенного в его полость электронного пучка 1).

Однако устройство не обладает высокой чувствительностью.

Наиболее близкой по технической сущности является камера для измере- 10 ния концентрации электронов плазмы и плотности газовых струй, содержащая резонатор в виде отрезка круглого волновода и отрезок прямоугольного волновода, свернутый вокруг 15 отрезка круглого волновода и связанный с ним через отверсжия, расположенные в общей. широкой стенке отрезка прямоугольного волновода и стенке отрезка круглого волновода P2).

Однако известная камера не обес печивает измерение малых значений концентраций электронов плазмы и плотностей газовых струй из-за малой чувствите,пьности, обусловленной нестабильностью частоты СВЧ генератора и собственной частоты

СВЧ резонатора.

Бель изобретения — расширение пределов значений измеряемых концентраций электронов плазмы и плотностей газовых струй.

Поставленная цель достигается тем, что в камеру для измерения концентрации электронов плазмы и 35 плотности газовых струй, содержащую.резонатор в виде отрезка круглого волновода и отрезок прямоуголь. ного волновода, свернутый вокруг отрезка круглого волновода и свя- 4О занный с ним через отверстия, расположенные в общей широкой стенке отрезка прямоугольного волновода и стенке отрезка круглого волновода, введен дополнительный отрезок прямоугольного волновода, свернутый вокруг отрезка круглого волновода и связанный с ним через отверс. тия, расположенные в.общей широкой стенке дополнительного отрезка.. прямоугольного волновода и стенке отрезка круглого волновода, каждый из отрезков прямоугольного волновож да разделен двумя металлическими

:пластинами, установленными диаметрально противоположно, при этом отверстия, расположенные в широкой стенке одного отрезка прямоугольного волновода отстоят друг от друга на расстоянии, равном э /2, а другогона расстоянии, где 1. - длина 60 волны в отрезке прямоугольного волновода, соответствующая резонансной частоте резонатора.

На фиг.1 .приведена конструкция камеры на Фиг,2 - разрез A-A на фиг.1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1.

Камера для измерения концентрации электронов плазмы и плотности газовых струй содержит резонатор в виде отрезка 1 круглого волновода, отрезок

2 прямоугольного волновода, дополнительный отрезок 3 прямоугольного волновода, отверстия 4, расположенные на расстоянии э друг от друга в общей широкой стенке отрезка 2 пря моугольного волновода и стенке отрезка 1 круглого волновода, отверстия

5, расположенные на расстоянии 38/2 друг от друга в общей широкой стенке дополнительного отрезка 3 прямоугольного волновода и стенке отрезка 1 круглого волновода, металлические пластины б — 9> установленные диаметрально противоположно в отрезке 2 и дополнительном отрезке 3 прямоугольного волновода и делящие их соответственно на два участка — 10, 11 и 12, 13, а также выводящие волноводы 1417.

Диаметр (2a) отрезка 1 круглого волновода должен в несколько раз превышать размер измеряемого пучка электронов или газовой струи. Диапазон рабочих длин волн Л резонатора таков, 2Ч что )7 3, длина 1 резонатора 4) 70$.

Пары участков 10, 11 и 12, 13 отрезков 2 и 3 прямоугольного волновода образуют системы связи, рассчитанные на возбуждения и прием двух различных типов колебаний. Эти типы колебаний подбираются из спектра собственных частот резонатора по следующим признакам: а)кмеют- близкие или равные частоты; б)одно из них должно характеризоваться азимуаальным индексом Vrl„= О, а;; другoe — HHWeKcGM Ng=w кс где»)„ю„с аэимутальный индекс колебания, рае. диальный индекс которого И = 1; 2.

Частоты различных типов колебаний в открытых цилиндрических резонаторах (для определенности будем считать их ТМ-.колебаниями) определяются по формуле

«с,.и .ви= а где а - радиус резонатора, с - скорость света в вакууме;

Ещ „- корень -й функции Бесселя;

:щ — собственная частота резона1ли тора.

Таким образом, условия, налагаемые на выбираемые типы колебаний, могут быть удовлетворены, если выбрать

1п и И такими, чтобы Еои Е и например о,

=.77,765, поэтому можно выбрать коле. бания TMg) g H g4.g, При описанной выше конструкции участок 11 возбуащает преимуществен- ., 1046661 с 4 -6g

00 О

Составитель В. Ежов

Редактор О.Бугир Техред N.Òåïåð Корректор О.Билак а

Заказ 7721/43 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ ГосударСтвенного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4 но колебания, имеющие однородное по азимуту поле, т.е. колебания

c rn-.-0. Напротив, участок 13 создает в отрезке 1 круглого волновода законопеременное сильно модулированное по азимуту поле, при этом возбуж. дается колебание сю=т„„о„ . Поэтому, несмотря на равенство собственных частот, участок 11 возбуждает только моду ТМ ор. а участок 13 — только

ТМ и о и . Поскольку участки 10 и 10

12 устроейы аналогично, то участок

10 принимает колебания ТМои, а участок 12 — колебания ТМ

При пролете пучка электронов или струи газа сквозь отрезок 1 круг- 15 лого волновода вдоль его оси (t) < a 8 ) частота колебания

ТМ„„ „ „не смещается, так как пучок мокошиz не взаймодействует с СВЧ полем, (оно занимает область шириной -м, при-.. 7(} жатую к стенке резонатора). Напротив, частота колебания ТМ0и„ смещается, так как электрическое поле этой моды имеет максимум на оси отрезка

1 круглого волновода.

М

4 A

С. другой стороны, при тепловых и механических поводках происходит изменение собственных частот резона. тора, связанное в основном с измене-. нием размеров резонатора

Приведенное соотношение показы-, вает, что величина и направление дрейфа частот для обеих мод ТМ и и ТМ и „,р одинаковы и поэтому разница между резонансными частотами не зависит от поводок.

Использование изобретения позволяет увеличить чувствительность резонаторного метода измерения . концентраций электронов и плотности

-газовых струй в 10-100 раз за счет исключения влияния нестабильности частоты СВЧ генератора и механических и тепловых поводок на точность измерений.