А.В.Бурдаков. Физика плазмы

А.В.Бурдаков.Физика плазмы.

Литература

Физика плазмыАлександр Владимирович Бурдаков

ИЯФ СО РАН, т.339-46-02

Спецкурс для магистрантов НГУ

http://www.inp.nsk.su/chairs/plasma/sk/fpl.ru.shtml

Излучение из плазмы.


семинары

Ступишин Николай Валерьевич.

ИвановИванАнатольевич.

ПолосаткинСергейВикторович.

Солдаткина ЕленаИвановна

Понедельник307а, 19:20

Среда307а, 19:20

Среда307, 19:20

Пятница307а, 17:45

группы1356 -11357 -21358-51361-12358-4

13 чел.

1360-22360-52361-1

8чел.

1351-11353-11358-31360-11361-11363-32351-42352-12353-52354-42358-1фт-31-3

13 чел

28 чел.

1351-11353-12351-42352-12353-52354-4фт-31-3

19

22

13 чел.

8чел.+остальные

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Излучение из плазмы.

Спектр свечения прямого разряда в магнитном поле

Излучение из плазмы. Источник предплазмы

многопробочной ловушкиГОЛ-3

Низкотемпературная плазма светится в видимойи УФ области спектра


Излучение из плазмы. Излучение из плазмы.

Горячая плазма излучаетв рентгеновском диапазоне

Горячая термоядерная плазмав токамаке TFTR



Горячая плазма излучаетв рентгеновском диапазоне

Горячая термоядерная плазмав токамаке TFTR

Горячий центр

«холодная»периферия




Вид вакуумной камерыТОКАМАКаТОР-СУПРАTORE-SUPRA, France


Вид вакуумной камерыТОКАМАКаТОР-СУПРАTORE-SUPRA, France


Вид вакуумной камерысверхпроводяшего ТОКАМАКаТОР-СУПРАTORE-SUPRA, France

R=2.25м

r=a=0.7м


Вид вакуумной камерысверхпроводяшего ТОКАМАКаТОР-СУПРАTORE-SUPRA, France

R=2.25м

r=




Излучение из плазмы. Тормозное (свободно-свободный переход)

Рекомбинационное (свободно-связанный переход)

Линейчатое (связанно-связанный переход)

Циклотронное

Черного тела




Ландау, Лифшиц. Механика, §19

е vt

Неподвижныйрассеивающий центр

Излучение из плазмы. Тормозное излучение

Ze

2

2

r

ZewmF e

r

222 vtr

Приближение <<1

t=0

Энергия, излучаемая электроном в единицу времени, определяется по формуле дипольного излучения:




Мощность излучения:

Энергия, излучаемая за один пролет:

Если :Поток частиц с плотностью ne и скоростью v :

Интеграл формально расходится на нижнем пределе, но

2

2vmeБ

evm

, тогда




vcm

ennZP

eie 3

62

Спектр излучения

P

2

2vme

Для максвелловской функции распределения:

e

e

m

Tvv

e

e

ieторм Tcm

ennAZP

323

62

P

2Te

eTe




n~2 1019m-3

T~4keV

n~2 1019m-3

T~2keV

Спектр излучения плазмы, полученный на ТОКАМАКе TFTR, Принстон, США.

Рентгеновский диапазон.

Спектр состоит из тормозного континуума и K-альфа линий примесей

M.Bitter at al. In: Atomic and plasma-Mat. Int. Proc. R.K.Janev and H.W.Drawin (ed.), 1993, Elsever Sc. Publ. p.119


фоторекомбинация

Рекомбинационное излучение


PeTe

kiE


Свободно-связанный переход

kE

02

2vme

kE

~~


Связанно-связанный переход

kE

0

Линейчатое излучение

TE

kki

k

nleU

gAdII

4

Интенсивность линии

Отношение интенсивностей линий одного и того же иона

T

EE

egA

gA

I

I 21

222

111

2

1


Отношение интенсивностей линий одного и того же иона

TEE

egA

gA

I

I 21

222

111

2

1

По отношению интенсивностей

можно определить температуру

Сгусток плотной плазмы в установке ГОЛ-3

Длина волны

Рас

стоя

ние

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Линейчатое излучениеИзлучение из плазмы.

Штарк -эффект

Уширение (ресщепление) линий

Зееман-эффект

Доплер-эффект

vk

c

vk

Для водорода и водородоподобных ионов (He+, Li++….):

v

-скорость

Ekm s

es 2

3

ze

z gcm

eB

2


Доплер-эффект

vk

c

vk

В плазме:


20

2

0

exp1

J

aT M

T

cv

c

20

Гауссов профиль

А.В.Бурдаков. Нагрев ионов на установке ГОЛ-3

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.452, nm 2

0.01

0.1

1

10

inte

nsity

, a.u

.

0 150 300 450 600 750 900Deuterium ene gr y, eV

Shot 4700Dalpha, t = 220 µsMaxwell, 0.85 keV

0 50 100 150 200 250 300

tim e, m icroseconds

0

500

1000

Ti,

eV

Доплеровское уширение линии Бальмер-альфа дейтерия

Профиль линииИонная температура

Показаны два режима с различным распределением плотности по длине:•3 «два пика плотности»•2 «колокол» Ti~1кэВ

На профиле линии видно уширение за счет периферии плазмы (~100эВ) и горячей области (~1кэВ)


Штарк -эффектДля водорода и водородоподобных ионов (He+, Li++….):

Ekm s

es 2

3 H

В плазме:

3

2

3

1

26.2

~,,~

~enEnr

r

eE

В движении: Bvc

EE1

Микрополе:

Имеет распределение-уширение линий


650 660

0

1

Inte

nsity

, a.

u.

Framing spectrometer0.15 nm resolution

Stark broadeningof H -alphafram e 4-30 us

n=1.7E17cm-3

mum

_st.g

rf

Линейчатое излучение

Длина волны

Рас

стоя

ние

3

2

6.2~

enE

ГОЛ-3


Bvc

EE1

MSE-диагностика

XXX Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС,,24-28 февраля 2003 г.

ИССЛЕДОВАНИЕ ИОННО-ГОРЯЧЕЙ ПЛАЗМЫ С ВЫСОКИМ BETA В ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ЛОВУШКЕ

А.В. Аникеев, П.А. Багрянский, D. Den Hartog, П.П. Дейчули, А.А. Иванов,Е.Ю. Колесников, С.А. Корепанов, А.А. Лизунов, В.В. Максимов, С.В.Мурахтин, В.В. Приходько, G. Fiksel

vB



XXX Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС,,24-28 февраля 2003 г.

ИССЛЕДОВАНИЕ ИОННО-ГОРЯЧЕЙ ПЛАЗМЫ С ВЫСОКИМ BETA В ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ЛОВУШКЕ




XXX Звенигородская конференция по физике плазмы и УТС,,24-28 февраля 2003 г.ИССЛЕДОВАНИЕ ИОННО-ГОРЯЧЕЙ ПЛАЗМЫ С ВЫСОКИМ BETA В ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ЛОВУШКЕ


А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Излучение из плазмы. Линейчатое излучение

JET


In: Atomic and plasma-Mat. Int. Proc. R.K.Janev and H.W.Drawin (ed.), 1993, Elsever Sc. Publ.

B

v

А.В.Бурдаков.Физика плазмы. Излучение из плазмы. Линейчатое излучениеMSE-диагностика

In: Atomic and plasma-Mat. Int. Proc. R.K.Janev and H.W.Drawin (ed.), 1993, Elsever Sc. Publ.


6558 6562 6566

6556 6560 6564wavelength, nm

precursor plasma

hot plasma

B=4.3±0.3 T

B=4.4±0.3 Twavelength, nm

- measuring- calculation- measuring

- measuring- calculation- measuring

Splitting of H and D lines inMagnetic field

a a


Излучение из плазмы. Тормозное (свободно-свободный переход)

Рекомбинационное (свободно-связанный переход)

Линейчатое (связанно-связанный переход)

Циклотронное

Черного тела


Циклотронное излучение

Мощность излучения определяется по формуле дипольного излучения:

где


Излучение Черного тела4TPpl Планковский спектр:

P

T3



P

T3Циклотронные частоты, излучение заперто

22

2

c

T

Спектр Релея-Джинса



P

линииT

Ek

ki

k

nleU

gAdII

4


Начнем увеличивать толщину плазмы l-мощность растет



P

линииT

Ek

ki

k

nleU

gAdII

4





P

линииT

Ek

ki

k

nleU

gAdII

4





P

линииT

Ek

ki

k

nleU

gAdII

4




http://www.inp.nsk.su/chairs/plasma/sk/fpl.ru.shtml


Линейчатое излучениеИзлучение из плазмы.

#3171

t = 7 - 37 мкс

Ne = 1.7 * 10 см

Ti = 4eV

17 -3

648 652 656 660 664длина в олны ,nm

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

интенсивность, о.е.




А.В.Бурдаков.Физика плазмы. ДИНА-5М


655.6 656.0 656.4 656.8W avelength, nm

1000

100

10

1Intensity,a.u.

experim ent, hot plasm apre lim inary p lasm aS tark contour,10 cm15 -3

1000

100

100 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

Intensity,a.u.

2 2,nm

experim ent, hot plasm aG auss contour, 500 eV


Линейчатое излучениеИзлучение из плазмы.



Documents

А.В.Бурдаков. Физика плазмы