Критическая плотность плазмы

Критическая плотность плазмы. Эта величина онределяется по соотношению (8) п,кв 10 и 10 А. где ге, р—в см , т —в с , X — в мкм. Из этого соотношения следуют значения критической плотности для ближнего инфракрасного излучения % й 10 мкм) — Ле, кр 10 см видимого излучения X к 0,5 мкм — р 10 см ультрафиолетового излучения X X. 0,1 мкм — гг., р 1№ СМ . [c.272]

Характерные значения длин волн и энергий квантов мощных лазеров (неодимового и на углекислом газе) и их гармоник, а также соответствующие значения критической плотности плазмы [c.82]

Рис. 2.37. Распределение температуры и плотности в веществе в режиме лазерной абляции г, - положение фронта абляции, гу - фронта ударной волны, - координата, при которой достигается критическая плотность плазмы Рс

Как только плазменная частота — возрастет до величины оптической частоты, плазма начнет отражать излучение и свет перестанет в нее проникать. Это соответствует так называемой критической плотности электронов Мс. Для рубинового лазера Л с=2,4-10 см . При расширении плазмы плотность ее быстро падает ниже критической. [c.103]

Приравняв параметр единице, можно определить критическую плотность, выше которой плазма перестает быть идеальной [c.390]

Частоту излучения, при которой выполняется (для заданной плазмы) условие со = Шл.,, принято называть критической частотой (со р). Плотность электронов в плазме Пс, при которой плазменная частота равна частоте излучения сос = ш, принято называть критической плотностью (п, ). [c.263]

Излучение, которое может проникнуть в плотную плазму и нагреть ее,— это коротковолновое излучение, для которого критическая плотность имеет гораздо большую величину, чем для [c.266]

Рис. 2.6. Отражение световой волны от слоя плазмы с критической плотностью

Сильное резонансное поглощение света вблизи области неоднородной плазмы с критической плотностью экранирует поверхность мишени от попадания на нее лазерного пучка. Дальнейшее вложение энергии во фронт абляции в этом случае возможно лишь за счет теплопроводности в приповерхностном слое плазмы. [c.172]

Остается, однако, малоисследованной обширная и важная в практическом отношении часть фазовой диаграммы, соответствующая плотностям, промежуточным между твердофазной и газофазной, и высоким давлениям и температурам. Это область неидеальной по отношению к широкому спектру межчастичных взаимодействий плотной плазмы, характеризующаяся большим разнообразием и крайней сложностью описания происходящих здесь физических процессов и явлений. В этой области реализуется также плотная разогретая металлическая жидкость, по мере расширения которой происходят снятие вырождения электронной компоненты, рекомбинация, переход металл-диэлектрик и переход в газовую или плазменную фазу. Сведения о свойствах металлов в этой области ограничены, по-существу, крайне малочисленными измерениями и полуэмпирическими оценками. Достаточно отметить, что из более чем 80 металлов периодической системы параметры критической точки надежно определены только для трех наиболее легкокипящих [51]. [c.359]

О дальнейших стадиях восстановительного процесса можно судить с уверенностью на основании результатов исследования полусферических областей с возбужденными атомами неона. Естественной реакцией дуги на увеличение катодного падения должно явиться увеличение эмиссионного тока катода с одновременным увеличением средней энергии электронов, поступающих в плазму из области катодного падения. Эти потоки быстрых электронов способны вызвать усиленную ионизацию ртутного пара даже в условиях начавшегося снижения его концентрации, тем самым положив начало активизации дуги. Ее заключительной стадией, от которой зависит исход данного критического состояния, является усиленная бомбардировка катода положительными ионами. Результатом этого увеличения притока энергии к катоду при благоприятном стечении обстоятельств должно явиться новое бурное вскипание катода с последующим восстановлением нарушенных условий высокой плотности пара в катодной области дуги. [c.131]

Для описания расширяющейся (нестационарной) части (z > z .) лазерной короны можно воспользоваться автомодельными решениями. Поверхностью постоянной плотности в рассматриваемой нами задаче является критическая поверхность. Можно показать, что скорость плазмы на критической поверхности равна с с Рс), а автомодельное решение можно представить в форме [c.173]

Для того чтобы связать параметры плазмы в критической плоскости с параметрами лазерного излучения, достаточно воспользоваться сохранением плотности потока энергии и теплоты в области z < z < Z [25] [c.174]

Работы в области создания мощного СОг-лазера для целей ЛТС наиболее активно проводились в США и Японии. В США в Лос-Аламос-ской национальной лаборатории был создан наиболее крупный лазер этого типа HELIOS (на энергию 10 кДж), и был разработан проект С02-лазера ANTARES , на энергию 40 кДж. В середине 80-х годов работы в области С02-лазеров для ЛТС были прекращены. Основная причина состояла в сложной физике взаимодействия длинноволнового излучения СОг-лазера (Л = 10,6 мкм) с веществом. Эксперименты показали, что на уровне энергии лазера равной 10 кДж невозможно предотвратить негативное влияние генерации быстрых электронов на сжатие мишени. Позже, однако, были опубликованы расчетнотеоретические работы, в которых было показано, что в достаточно массивных мишенях, соответствующих энергии лазерного излучения, превышающей 0,5-1 МДж, прогрев быстрыми электронами термоядерного вещества мишени (на стадии сжатия) может быть предотвращен за счет торможения электронов в оболочке мишени. Более того, было показано, что перенос энергии быстрыми электронами из низкоплотной области поглощения излучения п 10 см ) (которая соответствует низкой критической плотности плазмы, образующейся при воздействии длинноволнового излучения СОг-лазера) в более плотные слои вещества испаряемой части мишени приводит к генерации абляционного давления, сравнимого со случаем воздействия коротковолнового лазерного излучения [7]. Поэтому, в случае СОг-лазера может иметь место парадоксальная ситуация, лазер этого типа может не быть годным для демонстрации лабораторной термоядерной вспышки, но может оказаться весьма перспективным как реакторный драйвер. [c.26]

Рентгеновские мишени прямого облучения. Перспективное направление повышения энергетической эффективности и упрощения конструкции рентгеновской мишени состоит в использовании для сжатия термоядерной мишени не встречного потока рентгеновского излучения, направленного навстречу лазерному пучку, как это делается в классической схеме мишени непрямого облучения, а проходящего потока рентгеновского излучения. В работе [10] предложен вариант термоядерной мишени для прямого облучения лазерным импульсом, обеспечивающей высокую степень конверсии (до 30-50%) лазерного излучения в проходящий поток мягкого рентгеновского излучения. Основным элементом мишени является внешний сферический слой из малоплотного композиционного вещества с плотностью близкой к критической плотности плазмы. Вещество слоя представляет собой пористую среду лёгких элементов (пористый бериллий, пористые пластики) с распределёнными в ней кластерами тяжёлых элементов (золото, медь). Такой слой одновременно выполняет функции поглотителя лазерного излучения и конвертера лазерного излучения в рентгеновское. [c.47]

Реакция возникает в результате быстрого сжатия посторонним источником энергии фиксированного количества плазмы, находящейся в рабочей камере реактора. Происходящее в процессе сжатия повышение плотности плазмы и ее температуры при достижении критических параметров, определяемых критерием Лоусона, приводит к термоядерному взрыву малой мощности, в результате которого выделяется энергия, используемая в энергетической установке. После удаления из камеры продуктов реакции и заполнения ее новым зарядом плазмы цикл повторяется. Для сжатия плазмы могут использоваться магнитные поля, оптические генераторы (лазеры), релятивистские пучки электронных лучей, движущихся с околосветовыми скоростями. [c.258]

Оптический пробой прозрачных сред также резко изменяет поглощение излучения. Отличие от рассмотренного выше процесса возбуждения гармоник состоит в том, что изменение поглощения обусловлено изменением самой среды. В исходно нейтральной среде под действием лазерного излучения образуется плотная плазма, сильно поглощающая излучение, падающее на среду. Плазма образуется в результате ионизации исходно нейтральной среды. Из общей теории взаимодействия электромагнитного излучения с плазмой [4] известно, что поглощение излучеиия в плазме зависит от соотношения частоты излучения и и плазменной частоты При и > плазма прозрачна для излучения, прп и < и л плазма непрозрачна, излучение отражается от плазмы. Соответственно поглощение излучения максимально при (О (1) л. Плазменная частота зависит от плотности п, свободных электронов в плазме (иплосгеУ ). По мере увеличения степени ионизации среды под действием лазерного излучения с частотой и увеличивается ге и соответственно увеличивается При достижении критической плотности ге, достигается равенство < >,1п (1), плазма становится непрозрачной для излучения, излучение поглощается плазмой. [c.192]

Динамика плазмы, образованной в результате ионизации газа. Электроны, образованные за счет развития электронной лапины илп путем нелинейной ионизации газа, продолжают приобретать энергию от виешпего поля за счет обратного тормозного эффекта. Увеличение энергии электронов происходит до тех пор, пока не возникает критическая плотность и излучение перестает проникать в плазму, отражаясь от нее. При большой плотности плазмы время обмена эпергаей между нагретыми электрона.ми и иоиами (время термализации плазмы) весьма мало, так что за [c.200]

Критическая плотность плавмы. Поглощение лазерного излучения в плазме. Передача знергии от области поглощения излучения к плотной плазме. Лазерный термоядерный синтез [c.260]

Критическаи частота н критическая плотность — важнейшие характеристики процесса взаимодействия лазерного излучения с плазмой. Во-первых, эти характеристики определяют границу между прозрачной плазмой, в которой распространяется излучение, и непрозрачной плазмой, от которой излучение отражается. Во-вторых, пменно в области т > соп максимален коэффициент [c.263]

При нагревании нлазмы за счет поглощения излучения надо Идметь в виду, что эффективно излучение поглощается лишь в очень тонком слое плазмы, где ее плотность близка к критической. Вне Этой областп, где плотность плазмы меньше, нлазма 18 н. в. Делоне 265 [c.265]

Реальная плазма обычно сильно неодд1ородна — в ней электронная плотность является функцией координаты для одномерного случая = = N 2). Падающая на плазму извне световая волна может проникнуть вглубь только до слоя с критической плотностью. При этом важную роль играет интегральное поглощение на всем пути пучка по плазме (рис. 2.6), которое запишем в виде [c.83]

Физический смысл этого параметра состоит в том, что он является отношением масштаба поверхностной массы испаренной (ускоряющей) части оболочки (так называемой короны ) к поверхностной массе неиспаренной (ускоряемой) части оболочки. Конечная скорость оболочки монотонно растет ua ос а / ), а доля массы неиспаренной части оболочки [1 монотонно уменьшается с ростом параметра а. В результате эффективность гидродинамической передачи (отношение конечной кинетической энергии оболочки к поглощенной лазерной энергии) имеет максимум, равный примерно 0,5, при значениях параметра а 2,5. В мишени лазерного термоядерного синтеза лазерное излучение поглощается в области плазмы с критической плотностью, раь = per-Критическая плотность представляет собой плотность, при которой плазменная частота равна частоте падающего излучения, [c.37]

Материалами оболочки-аблятора лазерных термоядерных мишеней прямого облучения служат вещества легких элементов, такие как различного рода пластики, бериллий и другие. Это связано с необходимостью минимизировать энергию собственного излучения плазмы, с одной стороны, для того, чтобы уменьшить потери энергии в короне, которые приводят к уменьшению абляционного давления, а с другой стороны — предотвратить предварительный прогрев сжимаемой части мишени. В результате плазма в области поглощения лазерного излучения оказывается полностью ионизованной, отношение A/Z близко к 2, и при воздействии коротковолнового лазерного излучения с Л = = 1,06-0,35 мкм, значение критической плотности находится в пределах per = 3,6 10 -3,3 10 2 г-см . Далее, согласно современным теоретическим и экспериментальным результатам, устойчивое сжатие мишени при облучении лазерными пучками возможно для не слишком тонких оболочек с достаточно низким аспектным отношением Ra/Aa < <50 [1]. Таким образом, параметр ускорения а < 2, 5, и поэтому в указанных условиях увеличение параметра q при увеличении аспектного отношения, увеличении отношения AjZ или уменьшении начальной плотности вещества аблятора ведет к увеличению гидродинамической эффективности. Для значений q = 0,5-1 гидродинамическая эффективность составляет 0,2-0,3. [c.37]

Наиболее важной характеристикой процесса лазерного плазмо-образования служит пороговая интенсивность /п или пороговая плотность энергии Wn пробоя. Однако при систематизации и интерпретации имеющегося экспериментального материала возникают трудности, заключающиеся в отсутствии общепринятого критерия факта пробоя. В качестве критерия рассматривались различные проявления пробоя яркая световая вспышка, сопровождаемая звуковым импульсом излучения импульс отдачи на мишени, блокирование пропускания ионизованными областями и некоторые другие. При этом, как правило, не идентифицировались режимы развития фронтов ионизации. Большая погрешность измерений возникает вследствие неравномерности пространственно-временной структуры воздействующего мощного излучения и случайного (пу-ассоновского) характера попадания в область каустики сфокусированного пучка частиц аэрозоля критических размеров. [c.178]

На рис. 5.12 приведена качественная картина диаграммы состояния воды в координатах относительной температуры и плотности Г/Гк—p/f>K, где Гк=647,15 К, рк=0,315 г см- — критические температура и плотность. Области, расположенные левее критических точек А, Ао и выше бинодалей У, 5, соответствуют термодинамически устойчивым состояниям жидкокапельной аэрозольной плазмы и кластерной плазмы, содержащей гидратирован- [c.184]

Влияние атмосферы. Сила сопротивления разреженной атмосферы определяется выражением F = —/>5 г г, где р —плотность атмосферы, S — площадь поперечного сечения спутника. С каждым оборотом апогей и перигей снижаются, причем перигей опускается медленней, чем апогей. Орбита приближается к круговой. Критической является траектория на высотах 1104-120 км. Далее она круто изгибается, и спутник, попадая в плотные слои атмосферы, сгорает. На высоте h = 120 км р = = 10 кг/м . Полагая 5" = 1 м , получим = 0,62 Н. Отношение возмущающего ускорения к ускорению, создаваемому силой тяжести, составляет т pS[R + h) = 6,5 10 " . На высоте /г = 20 км /9 = = О, Об кг/м , F = 378 Тс. Здесь возникает ударная волна, образование которой приводит к потерям полной энергии. Поскольку скорость спутника в 25 раз превышает скорость звука, то на его лобовой части образуется слой плазмы с температурой 7 + 9 тыс. градусов. Для обеспечения безопасности космонавтов используется способ теплозащиты, получивший название абляционного (от лат. ablatio — устранение). Лобовая часть покрывается пластмассой, которая плавится и испаряется, поглощая тепло и уменьшая поток теплоты внутрь космического аппарата. [c.48]

Изменение зависимости электропроводности цезия и ртути от плотности вблизи критической изохоры может быть объяснено на основе модели, учитывающей снижение потенциала ионизации вследствие взаимодействия заряженных частиц с нейтральными атомами в плотной плазме. Соответствующие расчеты были выполнены для цезия [314] и ртути [304]. Предполагается [315, 316], что вблизи перехода возможен перколяционный механизм электропроводности.— Прим. ред. [c.136]

Рис. 2.3. Зависимость критических значений длины волны = ludi p от плотности электронов в однородной плазме

Рис. 2.7. Траектория луча электромагнитной волны, отражающейся при наклонном падении от неоднородного слоя плазмы с плавно нарастающей электронной плотностью в области 2 > 0. Тангенциальная составляющая волнового вектора к у сохраняется вдоль всей траектории в точке поворота 2 составляющая волнового вектора обращается в нуль, в точке плотность 1шазмы становится критической для падающей волны

Из этого обстоятельства вытекает первое условие возможности построения термоядерного реактора, производящего энергию для внешнего потребления полная энергия, выделяющаяся при протекании реакций синтеза, должна превышать радиационные потери. Из выражений (1.5) и (1.8) следует, что отношение выделяющейся ядерной энергии к потерям, обусловленным тормозным излучением, при заданном виде реакции зависит лишь от температуры плазмы. На рис. I.8 изображен ввд этой функции для D-D (а) и D-T (б) реакций. Из рисунка видно, что ядерное энерговыделение может превзойти потери на излучение, если температура плазмы прешсит некоторое критическое значение, называемое идеальной пороговой температурой. На рис.1.9 приведены плотности мощности, выделяемой за счет реакций синтеза, и потери на тормозное излучение в зави- " сшлости от температуры для D-D и D -Т реакций при плотности ионов 10 м . [c.16]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...