В Научно-производственном предприятии «Исток» создали СВЧ-устройство для генерации плазмоидов, близких по своим свойствам к шаровым молниям и имеющих возможность автономного существования в пространстве в течение продолжительного времени.
Добавить в моё избранное
2 мин, 37 сек 17631
Еще никому не удавалось на известных генераторах плазмы с высокочастотным и сверхвысокочастотным возбуждением получить автономно существующих в пространстве в течение продолжительного времени высокоэнергетических плазмоидов (шаровые молнии!).
Решением этой проблемы стало разработанное НПП «Исток» устройство для генерации плазменных образований, которое позволяет получать высоэнергетичные плазмоиды типа шаровых молний, обладающих возможностью существовать в свободном пространстве в течение продолжительного времени.
Устройство содержит СВЧ-резонатор открытого типа, снабженный снаружи отрезками запредельного круглого волновода; плазменную камеру, выполненную в виде диэлектрической трубки, которая проходит через СВЧ-резонатор и отрезки запредельного круглого волновода; волноводное устройство для подведения СВЧ-энергии; высокочастотный магнитно-импульсный индуктор, который расположен внутри СВЧ-резонатора и окружает проходящую через СВЧ-резонатор диэлектрическую трубку, по крайней мере на части ее длины. Вторая модификация устройства содержит объемный СВЧ-резонатор (шарообразной, цилиндрической или тороидальной формы!) с волноводным устройством для подведения СВЧ-энергии и высокочастотный магнитно-импульсный индуктор, расположенный снаружи СВЧ-резонатора и окружающий выходной участок диэлектрической трубки.
СВЧ-устройство содержит высокочастотный магнитно-импульсный индуктор, который расположен внутри СВЧ-резонатора симметрично между его зеркалами и окружает проходящую через СВЧ-резонатор диэлектрическую трубку по крайней мере на части ее длины.
В качестве зеркал СВЧ-резонатора могут быть использованы параболические зеркала или зеркала, выполненные в виде сегментов сферы, или плоские зеркала.
Каждое из зеркал СВЧ-резонатора снабжено отрезком запредельного круглого волновода, расположенным по оси зеркал на внешней их стороне. Это позволяет зажигать плазму при меньшей мощности СВЧ-питания.
Плазменная камера выполнена в виде диэлектрической трубки, например, из кварца, что предотвращает «растекание» плазмы по объему СВЧ-резонатора и ее оседание на отрезках запредельного круглого волновода, зеркалах СВЧ-резонатора и на поверхностях высокочастотного магнитно-импульсного индуктора и возможность закорачивания элементов связи. Выполнение диэлектрической трубки с расширением в центральной части позволяет уменьшить искажение СВЧ-поля внутри резонатора.
Использование в устройстве одного или нескольких волноводов, свернутых в неполные кольца и связанных с СВЧ-резонатором через элементы связи, расположенные равноудаленно от оси и равномерно по азимуту СВЧ-резонатора, обеспечивает равномерность подвода СВЧ-энергии питания ко всем элементам связи и синфазность СВЧ-колебаний в них.
В случае подведения к СВЧ-резонатору СВЧ-энергии питания высокого уровня мощности целесообразно использовать в устройстве не один, а несколько волноводов питания и выполнять несколько рядов элементов связи, например несколько рядов щелей, электрическая прочность каждой из которых ограничена при атмосферном давлении. При этом наиболее простая конструкция устройства получается при использовании плоских зеркал СВЧ-резонатора.
Возможность быстрого вывода плазмы из устройства в виде плазмоида с помощью ВЧ магнитно-импульсного индуктора объясняется следующим. При подаче на индуктор импульса ВЧ-энергии от импульсного ВЧ-источника в индукторе возникает магнитное поле. Оно проникает в плазму, находящуюся внутри индуктора, на величину скин-слоя, не влияя при этом на внутреннюю структуру плазмы (она сохраняется!). Наводимое магнитное поле имеет направление, противоположное направлению магнитного поля, создаваемого в индукторе. В результате этого возникает сила, мгновенно выталкивающая плазму из индуктора в виде плазмоида. Направление «вылета» плазмоида зависит от направления магнитного поля индуктора.
Для обеспечения эффективного взаимодействия магнитного поля индуктора с наведенным в скин-слое плазмы магнитным полем величину скин-слоя плазмы можно регулировать, изменяя частоту импульсного ВЧ-источника, подключенного к индуктору.
Обе новые модификации устройства позволяют возбудить в диэлектрической трубке плазму с высоким энергосодержанием и вывести ее в свободное пространство с помощью высокочастотного магнитно-импульсного индуктора в виде плазмоида, близкого по своим свойствам к естественной шаровой молнии.
Исследование таких плазмоидов позволит изучить особенности условий их существования и состава. Полученные при исследовании данные могут быть использованы для создания эффективных устройств перспективной энергетики.
Решением этой проблемы стало разработанное НПП «Исток» устройство для генерации плазменных образований, которое позволяет получать высоэнергетичные плазмоиды типа шаровых молний, обладающих возможностью существовать в свободном пространстве в течение продолжительного времени.
Устройство содержит СВЧ-резонатор открытого типа, снабженный снаружи отрезками запредельного круглого волновода; плазменную камеру, выполненную в виде диэлектрической трубки, которая проходит через СВЧ-резонатор и отрезки запредельного круглого волновода; волноводное устройство для подведения СВЧ-энергии; высокочастотный магнитно-импульсный индуктор, который расположен внутри СВЧ-резонатора и окружает проходящую через СВЧ-резонатор диэлектрическую трубку, по крайней мере на части ее длины. Вторая модификация устройства содержит объемный СВЧ-резонатор (шарообразной, цилиндрической или тороидальной формы!) с волноводным устройством для подведения СВЧ-энергии и высокочастотный магнитно-импульсный индуктор, расположенный снаружи СВЧ-резонатора и окружающий выходной участок диэлектрической трубки.
СВЧ-устройство содержит высокочастотный магнитно-импульсный индуктор, который расположен внутри СВЧ-резонатора симметрично между его зеркалами и окружает проходящую через СВЧ-резонатор диэлектрическую трубку по крайней мере на части ее длины.
В качестве зеркал СВЧ-резонатора могут быть использованы параболические зеркала или зеркала, выполненные в виде сегментов сферы, или плоские зеркала.
Каждое из зеркал СВЧ-резонатора снабжено отрезком запредельного круглого волновода, расположенным по оси зеркал на внешней их стороне. Это позволяет зажигать плазму при меньшей мощности СВЧ-питания.
Плазменная камера выполнена в виде диэлектрической трубки, например, из кварца, что предотвращает «растекание» плазмы по объему СВЧ-резонатора и ее оседание на отрезках запредельного круглого волновода, зеркалах СВЧ-резонатора и на поверхностях высокочастотного магнитно-импульсного индуктора и возможность закорачивания элементов связи. Выполнение диэлектрической трубки с расширением в центральной части позволяет уменьшить искажение СВЧ-поля внутри резонатора.
Использование в устройстве одного или нескольких волноводов, свернутых в неполные кольца и связанных с СВЧ-резонатором через элементы связи, расположенные равноудаленно от оси и равномерно по азимуту СВЧ-резонатора, обеспечивает равномерность подвода СВЧ-энергии питания ко всем элементам связи и синфазность СВЧ-колебаний в них.
В случае подведения к СВЧ-резонатору СВЧ-энергии питания высокого уровня мощности целесообразно использовать в устройстве не один, а несколько волноводов питания и выполнять несколько рядов элементов связи, например несколько рядов щелей, электрическая прочность каждой из которых ограничена при атмосферном давлении. При этом наиболее простая конструкция устройства получается при использовании плоских зеркал СВЧ-резонатора.
Возможность быстрого вывода плазмы из устройства в виде плазмоида с помощью ВЧ магнитно-импульсного индуктора объясняется следующим. При подаче на индуктор импульса ВЧ-энергии от импульсного ВЧ-источника в индукторе возникает магнитное поле. Оно проникает в плазму, находящуюся внутри индуктора, на величину скин-слоя, не влияя при этом на внутреннюю структуру плазмы (она сохраняется!). Наводимое магнитное поле имеет направление, противоположное направлению магнитного поля, создаваемого в индукторе. В результате этого возникает сила, мгновенно выталкивающая плазму из индуктора в виде плазмоида. Направление «вылета» плазмоида зависит от направления магнитного поля индуктора.
Для обеспечения эффективного взаимодействия магнитного поля индуктора с наведенным в скин-слое плазмы магнитным полем величину скин-слоя плазмы можно регулировать, изменяя частоту импульсного ВЧ-источника, подключенного к индуктору.
Обе новые модификации устройства позволяют возбудить в диэлектрической трубке плазму с высоким энергосодержанием и вывести ее в свободное пространство с помощью высокочастотного магнитно-импульсного индуктора в виде плазмоида, близкого по своим свойствам к естественной шаровой молнии.
Исследование таких плазмоидов позволит изучить особенности условий их существования и состава. Полученные при исследовании данные могут быть использованы для создания эффективных устройств перспективной энергетики.
