Экспериментальное исследование коллективного рассеяния мощного миллиметрового излучения в термоядерной плазме тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат физико-математических наук Лубяко, Лев Валентинович

• Лубяко, Лев Валентинович
• кандидат физико-математических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Лубяко, Лев Валентинович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Основные проблемы постановки эксперимента по коллективному

рассеянию

Спектральные характеристики сигналов при коллективном

рассеянии

1

ГЛАВА1. СИСТЕМА РЕГИСТРАЦИИ СПЕКТРОВ КОЛЛЕКТИВНОГО РАССЕЯНИЯ

1.1 .Требования к приемной системе

»

1.2. Блок-схема и особенности конструкции системы регистрации спектров,

1.3. Система защиты

1.4. Анализаторы спектра промежуточной частоты

1.5.Методика измерения спектров коллективного рассеяния

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИРОТРОНА КАК ИСТОЧНИКА ЗОНДИРУ-

ЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ КОЛЛЕКТИВНОМ РАССЕЯНИИ

1 2.1. Исследование шумов гиротронов

2.1.1. Шумы гиротрона с импульсным магнитным полем

2.1.2.Лабораторные измерения шумов гиротрона, предназначенного для ЭЦР нагрева плазмы

2.1.3. Шумы гиротронов, использовавшихся в экспериментах по

коллективному рассеянию

2.2. Стабильность частоты гиротрона

х-

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО КОЛЛЕКТИВНОМУ РАССЕЯНИЮ НА СТЕЛЛАРАТОРЕ \V7-AS

, 3.1 Геометрии коллективного рассеяния на \V7-AS

3.2. Процедура измерения

3.3. Экспериментальные результаты

3.3.1. Спектры коллективного рассеяния на равновесных тепловых флуктуациях при обратном рассеянии

3.3.2. Спектры коллективного рассеяния на равновесных тепловых

I

флуктуациях плотности из локализованного объема плазмы

.ъ

3.3.3. Рассеяние на нижнегибридной турбулентности

1

3.3.4. "Аномальные" спектры коллективного рассеяния

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

J

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Экспериментальное исследование коллективного рассеяния мощного миллиметрового излучения в термоядерной плазме»

ВВЕДЕНИЕ

Коллективное рассеяние электромагнитного излучения в плазме представляет значительный интерес для исследования плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза (УТС). Оно позволяет получить информацию о пространственно-временных спектрах флуктуаций электронной плотности с характерным масштабом, превышающим дебаевский радиус. Наибольший интерес с этой точки зрения представляют так называемые квазиравновесные флуктуации электронной плотности, то есть флуктуации, которые возникают не в результате развития каких-нибудь микронеустойчивостей, а являются следствием микроне-однородностей в распределении заряженных частиц макроскопически однородной плазмы. В частности, коллективное рассеяние на электронной «дебаевской» шубе, экранирующей каждый из ионов плазмы, обеспечивает принципиальную возможность исследования ионной функции распределения.

1 Поскольку квазиравновесные флуктуации плотности чрезвычайно малы, для их ис- . следования требуются мощные источники зондирующего излучения и высокочувствительная регистрирующая аппаратура. Первые успешные эксперименты по регистрации спектров коллективного рассеяния, позволившие определить ионную температуру, были выполнены с использованием БгО лазера в качестве источника зондирующего излучения на длине волны 385 мкм [2-5,18, 20]. Успех был достигнут благодаря использованию источника излучения с рекордными параметрами (мощность 400 кВт при длительности импульса 1,4 мкс) и уникальной регистрирующей аппаратуры. Вместе с тем, в литературе давно обращалось

I

внимание (см. напр. [6-8, 11-14) на то, что современные мощные гиротроны миллиметрового диапазона волн, разработанные для ЭЦ нагрева плазмы, представляются весьма перспек-тибными для использования в экспериментах по коллективному рассеянию. Их главным преимуществом является, наряду с высокой мощностью излучения, большая длительность импульса, что позволяет существенно повысить потенциал системы за счет большого вре-

меци накопления сигнала. Поэтому, если использование системы коллективного рассеяния, основанной на использовании БгО лазера, возможно лишь для исследования тепловых ионов, то потенциал системы, использующей гиротроны, позволяет оптимистично смотреть на возможность диагностики энергичных ионных «хвостов» и даже а - частиц в условиях горения Э-Т реакции [17].

Представляемая работа посвящена экспериментальному исследованию коллективного рассеяния мощного электромагнитного излучения гиротронов коротковолновой части

I

миллиметрового диапазона в плазме установок управляемого термоядерного синтеза (УТС). Эксперименты проводились на стеллараторе \V7-AS (Германия). В качестве приоритетной задачи рассматривалась возможность исследования тепловой части ионной функции распределения и демонстрация возможности определения температуры ионов плазмы по спектрам коллективного рассеяния. По существу, целью работы, являющейся одним из первых опытов применения гиротронов в диагностике по коллективному рассеянию, являлись проверка и демонстрация возможности реализации ожидаемых преимуществ, связанных с использованием этих приборов.

Основные проблемы постановки эксперимента по коллективному рассеянию Основой диагностик по коллективному рассеянию является связь углового и частотного спектров рассеянного излучения с пространственно-временным спектром флуктуаций плотности электронов. Критерием того, что эффект коллективного рассеяния преобладает над рассеянием на независимых электронах, является выполнение неравенства (См. напр.[1]):

а=(кЬ0Х1>1 (1)

где а - так называемый параметр Солпитера, к - волновое число флуктуации электронной плотности, а Ьо - электронный дебаевский радиус. При коллективном рассеянии частоты и

волновые вектора падающей (со¡Д.) и рассеянной (сов,к5) волн связаны условиями синхронизма с частотой и волновым вектором флуктуаций:

со = со., -со, к = к3- к1 (2).

Если частота зондирующего излучения значительно превышает характерные частоты флуктуаций (со« со$; со, ), то к = 2 /к, /9/2, и неравенство (1) можно записать в виде:

(2к, ¿о)х 67/? 9/2 <1 (3),

где 9- - угол рассеяния. Соотношение (3) при фиксированных параметрах плазмы и выбранной частоте зондирующего излучения ограничивает интервал углов, в котором преобладает

I

коллективное рассеяние. В частности, при параметрах плазмы, представляющих интерес для УТС, в миллиметровом диапазоне волн это условие выполняется практически при любых углах рассеяния, что позволяет выбором геометрии рассеяния добиться локальности измерений. Заметим в качестве примера, что в первых экспериментах с использованием СО2 лазера, работающего на длине волны 10 мкм [2], коллективность рассеяния преобладала лишь при углах рассеяния менее 1,5 градусов, то есть практически в направлении зондирования, что создавало определенные трудности при постановке эксперимента.

. Спектральную плотность мощности излучения, рассеянного в телесный угол О, в

направлении к5 (рис. 1) можно записать, как [1]:

Р^а^Ьо, =Р1г,2{т!2ж)пе\*х{5хЁ^З§,со) (4)

где Р, - мощность зондирующего излучения; г0 -классический радиус электрона; Ь - длина рассеивающего объёма в направлении зондирования; пе - средняя плотность электронов в

плазме; ?х(?х£0] - поляризационный множитель (? = к!1 /к5)\ 8(к,со)-спектральная

плотность флуктуаций электронной концентрации. Выражение (4) получено с некоторыми упрощающими предположениями. Предполагается, что падающее излучение монохроматическое и сформировано в виде коллимированного пучка, а рассеянное излучение принима-

Рассеянное

Каданищ шлучени

Рис. 1 Геометрия рассеяния

етсз в виде аналогичного пучка антенной, расположенной на значительном удалении, таком, что расстояние до неё больше характерных размеров рассеивающего объёма. Частота зондирующего излучения полагается много больше плазменной и рефракция несущественна. Поглощение излучения в плазме также не учитывается.

Величина рассеянного сигнала определяется электронным сечением рассеяния, электронной плотностью, геометрией рассеяния и, естественно, спектром флуктуаций электронной плотности. При характерных размерах пучка около 4 см, для угла П порядка 0 01 и

I

электронной плотности 5х1019 м"3 в случае коллективного рассеяния на «ионной компонен-. >

те» (см. сноску на стр.11) тепловых флуктуаций электронной плотности при Те « Т,- «1 кэВ коэффициент рассеяния составляет порядка 10'14. Именно с малой величиной коэффициента рассеяния на равновесных тепловых флуктуациях электронной плотности в значительной степени связаны основные проблемы в измерениях ионной температуры методом коллективного рассеяния.

Поэтому для измерения спектров коллективного рассеяния на тепловых флуктуациях плотности необходимы мощный источник зондирующего излучения и чувствительный при-

емник. При этом возникает ряд специфических технических проблем, связанных с обеспечением совместной работы приемника и источника излучения. В условиях замкнутого объема вакуумной камеры установки часть зондирующего излучения неизбежно попадает на вх<рд приемной антенны не вследствие рассеяния в плазме, а паразитным путем. Этот паразитный сигнал может быть достаточно мощным, поэтому необходимы специальные меры .»

для защиты приемника от перегрузок. Обычно для подавления сигнала на частоте зонди-

i

рующего излучения используются режекторные фильтры, настроенные на частоту источника.

Другая сторона проблемы паразитного сигнала связана с наличием шумов в спектре зондирующего излучения. «Крылья» линии генерации источника, обусловленные шумами, захватывают область частот, в которой находится спектр сигнала коллективного рассеяния. Уровень этого излучения определяется шумовыми характеристиками источника и величиной связи приемной и передающей антенн. Попадая на вход приемника, шумовое излучение источника может существенным образом повлиять на его чувствительность и, как следствие, на точность измерений.

Примером решения указанных проблем может служить эксперимент, в котором впервые методом коллективного рассеяния была измерена температура ионов в токамаке [5,20]. В качестве источника зондирующего излучения использовался мощный БгО лазер, генерировавший на длине волны 385 мкм мощность до 400 кВт при длительности импульса 1,4- мкс. Для регистрации спектра рассеянного сигнала использовался уникальный высокочувствительный многоканальный супергетеродинный приемник с шумовой температурой порядка 1эВ. Для снижения влияния переотражений от стенок камеры использовались специальные поглощающие ловушки, размещенные напротив антенн.

Использование гиротронов - источников миллиметрового излучения мощностью до 1 МВт, работающих в квазинепрерывном режиме излучения, открывает новые возможности для диагностики по коллективному рассеянию. Главным преимуществом гиротронов явля-

ется большая длительность импульса генерации, что позволяет существенно повысить чувствительность приема за счет увеличения времени усреднения. Кроме того, в техническом отношении диапазон миллиметровых волн более оснащен и создание системы регистрации спектров рассеянного излучения с приемлемыми характеристиками возможно с использованием промышленной элементной базы.

Работы по подготовке экспериментов по коллективному рассеянию с использованием гиротронов в качестве источников зондирующего сигнала были начаты в начале 90-х одновременно на 3-х крупных установках: JET (Англия), FTU (Италия) и W7-AS (Германия) - на последних двух установках работы велись в тесном сотрудничестве с ИПФ РАН. Конечной целью исследований на JET [14,15] является получение информации о быстрых ио-t

нах и альфа частицах в разрядах с горением D-T реакции. Комплекс коллективного рассеяния для FTU [6,16,41] разработан с целью измерения радиального профиля ионной температуры (за несколько идентичных плазменных «выстрелов»). Работа на W7-AS с самого начала планировалась как исследовательская - изучение возможностей коллективного рассеяния с использованием гиротронов для диагностики параметров плазмы в установке.

Наше участие в работах по коллективному рассеянию на стеллараторе W7-AS включало в себя разработку общей идеологии постановки эксперимента, в частности, выбор геометрии с учетом возможностей использования гиротронов существующей системы ЭЦ на-

I

грева на частоте 140 ГГц, создание аппаратуры для приема и анализа спектра рассеянного . »

излучения, проведение совместных экспериментов и интерпретацию их результатов. Ос-

I

новная часть подготовительных работ была завершена к лету 1993 года. В течение последующих лет на W7-AS было проведено несколько экспериментальных кампаний. Первые положительные результаты, относящиеся к коллективному рассеянию на квазиравновесных тепловых флуктуациях плотности электронов, несущих информацию об ионной функции распределения, были получены в конце 1994 года [24-26, 36-39]; в то же время были начаты исследования неравновесной нижнегибридной турбулентности [36,42]. Несколько позже

были получены первые экспериментальные результаты на JET [28], также относящиеся к коллективному рассеянию на квазиравновесных флуктуациях электронной плотности. В 1997 году нами были начаты совместные эксперименты на FTU [41], где были получены предварительные результаты.

I

Спектральные характеристики сигналов при коллективном рассеянии

В случае коллективного рассеяния угловой и частотный спектры рассеянного излучения определяются пространственно-временным спектром флуктуаций электронной плотности плазмы - S (к, а>). В отсутствие дрейфа спектр коллективного рассеяния симметричен

относительно частоты зондирования и его форма повторяет S (к,со). Для плазмы, состоящей из одного сорта ионов, в отсутствие магнитного поля и произвольной функции распределения скоростей частиц, S (к,со) можно представить [1] в виде:

к

В (5) feo(йУк) и fiofcc/k) - нормированные одномерные (проинтегрированные по скоростям

1 к ) функции распределения по скоростям для электронов и ионов, Z- заряд иона, s - диэлектрическая проницаемость плазмы:

s=l + Ge+G, (6)

■ ^ CD

тек \й) -kv cv ,v ; J Mk2{œ-kv-iy) dw V

1-

G.

Â

(ù

eO

2 7t „

+-Z

к

G.

s

fiO

\ s

(5)

В (5) второе слагаемое обусловлено рассеянием на электронах, участвующих в дебаевской

состоит из нескольких сортов ионов, то в выражениях (5)-(8) надо провести суммирование по всем сортам ионов. Существенное различие скоростей электронов, ионов и альфа частиц приводит к тому, что спектры коллективного рассеяния для этих компонент плазмы локали-

ной функции распределения, так и альфа частиц. Вместе с тем, очевидны и проблемы, возникающие из-за того, что реально плазма всегда состоит из нескольких ионных компонент, в частности, содержит то или иное количество тяжелых примесей, состав и количество которых плохо контролируется. Наличие примесей существенно влияет на форму спектра рассеянного сигнала [43], особенно в низкочастотной, примыкающей к частоте зондирующего сигнала, области, что, с одной стороны, усложняет решение задачи определения ионной температуры, а с другой стороны позволяет получить дополнительную информацию о тяжелых примесях.

Интегралы, входящие в (5) - (8), в случае максвелловских распределений электронов и йонов по скоростям могут быть выражены через табулированные функции. В частности, для плазмы с ионами одного сорта

экранировке ионов, и несет информацию об ионной функции распределения.1 Если плазма

зуются в разных областях частот. Это дает возможность независимой диагностики как ион-

(9)

где

ехр[~(т~~)]

kvT

(10)

[1 + р2 RqW(—)]2 +[/?2 JmW(—)Í

hr.

kvT kvT

ú)

2

1 В иностранной литературе для обозначения этой составляющей спектра используется термин "ion feature". В

переводах ему соответствует не очень удачный оборот "ионная компонента"флуктуаций электронной плотности. За неимением лучшего мы также будем использовать этот термин.

1а2 Т

Здесь /?2 =-& ) - функция Крампа. Результаты расчета Гр(х) для различных

1 + а Т,

р приведены на рис.2 [1]. Они позволяют проследить зависимость формы спектра от отношения электронной и ионной температур. В случае Те « Т; спектр рассеянного сигнала сосредоточен в полосе частот 2Д£ где

А/ * Ш^кеУ) ■ ¡Мр/М^п% (11)

I

5;(£ ЦУ 2 7С1У2

Рис.2. Зависимость форм-фактора спектра коллективного рассеяния в случае рассеяния на ионной компоненте тепловых равновесных флуктуаций электронной плотности плазмы от отношения Те / Tj .

Выражения (4,9) и (11) позволяют оценить ожидаемую величину спектральной плотности мощности рассеянного сигнала и полосу частот, занимаемой его спектром. В частности, для типичных условий: длине волны зондирующего излучения 2 мм, угла рассеяния порядка 180°, диаметрах падающего и приемного пучков 0,04 м для водородной плазмы с

20 3

плотностью до 1x10* м" и температурами ионов и электронов около 1 кэВ - ожидаемая величина относительной спектральной плотности мощности рассеянного сигнала составля-

ет Р, df ~ 10"22 1/Гц, а полуширина спектра по уровню - порядка 800 МГц. Спектральная пло„тность мощности излучения, рассеянного на флуктуациях электронной плотности плазмы при мощности зондирующего источника 500 кВт составляет в терминах эффективной температуры около 100 эВ.

Целями диссертационной работы являются:

экспериментальная демонстрация возможности использования мощных гиротронов коротковолновой части миллиметрового диапазона волн в качестве источников зондирующего излучения при диагностике параметров термоядерной плазмы методом коллективного рассеяния;

- ^-разработка и создание аппаратуры для спектрального анализа рассеянного излучения, • обеспечивающей возможность измерения спектров коллективного рассеяния в спектральном интервале, несущем информацию об ионной функции распределения в термоядерной плазме;

- постановка и проведение на стеллараторе \V7-AS экспериментов по коллективному рассеянию с использованием гиротрона в качестве источника зондирующего излучения и интерпретация полученных результатов.

В главе 1 приводится описание приемной системы, разработанной для регистрации спектров коллективного рассеяния. В основу системы положена схема многоканального супергетеродинного радиометра с параллельным анализом спектра сигнала на промежуточной частоте. Параметры системы регистрации спектров коллективного рассеяния обеспечивают возможность измерений спектров коллективного рассеяния на ионной компоненте равновесных тепловых флуктуаций электронной плотности плазмы при различных геометриях в широком диапазоне параметров плазмы. Они позволяют исследовать спектр рассеянных сигналов в полосе 1,2 ГТц с относительным разрешением 10%, а также с более высоким разрешением (около 5 МГц) наблюдать фрагмент спектра шириной 100 МГц. Чувстви-

тельность системы регистрации составляет (при постоянной времени 1 мс) от 10"2 эВ в низкочастотной части полосы анализа и до 2 • 10'3эВ в высокочастотной.

Для защиты приемника от излучения гиротрона, неизбежно попадающего в приемник из-за связи приемной и передающей антенн, используется система защиты, обеспечивающая селективное подавление сигнала гиротрона в течение временного интервала, на котором проводится измерение спектра, и широкополосное запирание входа приемника вне этого интервала.

Для хранения и обработки принятых и преобразованных в цифровую форму сигналов используется ЭВМ типа VAX. Программное обеспечение позволяет контролировать работу каждого из спектральных каналов, проводить калибровку системы и выделять спектры коллективного рассеяния на фоне остальных составляющих принимаемого сигнала.

В главе 2 обсуждаются результаты исследования спектральных характеристик гиро-тронов, которые представляют интерес для их использования в качестве источника зондирующего излучения при коллективном рассеянии.

В разделе 2.1 излагаются результаты исследования собственных шумов гиротрона, которые попадают в ожидаемую полосу рассеянного сигнала. Измерения, выполненные с ги-ротроном двухмиллиметрового диапазона длин волн в лаборатории ИПФ РАН, показали, что величина относительных амплитудных флуктуаций на частотах, отстоящих на 50 -250 МГц от центра линии генерации, лежит в интервале (0,5- 5)х 10"19 1/Гц, а их спектр не обладает ярко выраженной частотной зависимостью. Это означает, что для превышения рассеянного сигнала над шумами гиротрона на входе приемника требуется развязка между антеннами не менее 40 дБ. В лаборатории ИФП (Гархинг) исследовались шумовые характеристики тех гиротронов, которые непосредственно предполагалось использовать в экспериментах по коллективному рассеянию. Измерения здесь проводились с использованием системы регистрации спектров коллективного рассеяния, обладающей более высокой чувствительностью за счет включения на вход режекторного фильтра с большим подавлением на

частоте генерации гиротрона. В отличие от измерений , проведенных в ИПФ РАН, здесь была выявлена явная частотная зависимость (спектральная плотность мощности шума спадает примерно как 1Д\ где Р - отстройка от частоты генерации), что возможно обусловлено детектированием частотных шумов на весьма крутой характеристике режекторного фильтра.,

В разделе 2.2 приводятся результаты экспериментальных исследований частотно-временных характеристик гиротронов, использовавшихся при коллективном рассеянии. Показано, что для всех ламп характерен регулярный дрейф частоты внутри импульса генерации в сторону ее понижения. Повторяемость частотно-временных характеристик для всех гиротронов от импульса к импульсу весьма велика, что при соответствующем выборе положения и длительности интервала времени измерения позволяет использовать эти приборы' в экспериментах по коллективному рассеянию.

- В главе 3 обсуждается постановка экспериментов по коллективному рассеянию на стеллараторе \V7-AS и кратко излагаются полученные результаты.

В разделе 3.1. описываются геометрии рассеяния, реализованные к настоящему времени в экспериментах на стеллараторе \V7-AS. Система ЭЦР нагрева на частоте 140 ГГц включает в себя три гиротрона, излучение которых вводится в плазму вблизи экваториальной плоскости с помощью соответствующих антенных систем. Приемные антенные блоки, установленные внутри вакуумной камеры, обеспечивают возможность измерений в двух

I

геометриях: обратного рассеяния и рассеяния на 90°, обеспечивающим локальность измерении.

Процедура измерения (разд.3.2) включает в себя предварительный выбор рабочего участка на частотно-временной характеристике гиротрона, настройку системы защиты приемника и калибровку приемника по собственному излучению плазмы в абсолютной или относительной шкале радиационной температуры.

Результаты исследования спектров коллективного рассеяния представлены в разделе 3.3. В нескольких экспериментальных кампаниях на \V7-AS были зарегистрированы спектры коллективного рассеяния на ионной компоненте тепловых флуктуаций электронной плотности плазмы как в геометрии обратного рассеяния, так и при рассеянии на 90°. Кроме того, методом коллективного рассеяния была обнаружена и детально исследована нижнегибридная турбулентность, возникающая при инжекции в плазму слабого диагностического .»

пучка нейтральных атомов водорода.

Полученные экспериментально спектры рассеяния на равновесных тепловых флук-туациях электронной плотности хорошо аппроксимируются теоретическими кривыми, соответствующими параметрам плазмы, известным из данных независимых диагностик, что показывает возможность измерения ионной температуры методом коллективного рассеяния с использованием гиротрона как источника зондирующего излучения.

В разделе 3.3.3. представлены результаты исследования неравновесной нижнегибридной турбулентности. Обнаруженный спектр рассеянного сигнала представляет собой »

интенсивную узкую линию, частота которой отстоит на несколько сот МГц от частоты зондирующего излучения. Появление этой линии четко коррелирует с инжекцией в плазму поперек магнитного поля относительно слабого пучка нейтральных атомов водорода. Полученные в результате подробного исследования данные позволили дать детальную теоретическую интерпретацию обнаруженного явления.

В разделе 3.3.4 приведены некоторые типы «аномальных» спектров рассеяния, которое пока еще не получили однозначной интерпретации.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации, которые одновременно являются и положениями, выносимыми на защиту.

По теме диссертации опубликованы 5 статей в научных журналах, 1 препринт, 14 статей в трудах и тезисах докладов конференций. Основные положения диссертации отражены в работах [9,10,21,22,24-26,35-42,51,52].

Результаты диссертации докладывались на 5-м всесоюзном совещании по диагностике высокотемпературной плазмы (Минск 1990); на межведомственной научно-технической конференции «Приборы, техника и распространение мм и субмм волн» (Харьков 1992); на

2-й и 3-й международных конференциях "Сильные микроволны в плазме" (Н.Новгород 1993, Н.Новгород 1996); на 9-й (Borrego Springs, USA, 1995) и 10-й (Ameland, Netherland, 1997) международных конференциях: "ЭЦ излучение и ЭЦ нагрев плазмы"; на 22-\\ (Bournemouth, UK, 1995) и 24-ой (Beretesgaden, Germany, 1997) конференциях Европейского физического общества "Управляемый термоядерный синтез и физика плазмы"; на

3-м Международном симпозиуме "Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых волн", (Харьков, 1998); на 5-м, 6-м, 7-м, 8-м, 9-м и 10-м российско - германских семинарах «Гиротроны и их применения», а также на научных семинарах ИПФ РАН, ИОФ РАН, ИФП Макса-Планка (Германия) и ENEA (Италия).

Заключение диссертации по теме «Радиофизика», Лубяко, Лев Валентинович

лись результаты исследования амплитудных шумов гироторона, специально разработанного для использования в системах ЭЦ нагрева (тип «А1»), и который являлся прототипом одной из ламп, использовавшихся в экспериментах по рассеянию на \У7-А8. Этот прибор обеспечивал до 500 кВт выходной мощности на частоте 140 ГГц при длительности импульса до 0,5 с. При измерении шумов из-за ограниченных возможностей источника питания гиротрона использовался импульсный режим работы с длительностью импульса 100 мкс и час-то+ой повторения 10 Гц.

При первой же попытке измерений было обнаружено, что шумы этой лампы существенно ниже, чем у лампы с импульсным магнитом, и чувствительности гомодинного приемника недостаточно для их измерения. Повышения чувствительности удалось добиться за счет увеличения уровня мощности, ответвляемой в приемную систему, при селективном подавлении сигнала в центре линии генерации до "гетеродинного" уровня, обеспечивающего нормальный режим работы смесителя. В качестве фильтра использовался интерферометр Маха - Цендера, сконструированный на базе сверхразмерных волноводов [50].

Селективные свойства интерферометра определяются выбором разности хода интерферирующих волн. В нашем случае обеспечивалось ослабление сигнала на частоте гиро-трона на величину порядка 25 дБ, практически без потерь для спектральных составляющих шумов гиротрона, отстоящих на 100-150 МГц от центра линии генерации. Величина режекции определяет, в основном, и дополнительный по сравнению с прямым детектированием .» выигрыш в чувствительности, которая с учетом проводившегося накопления по 10 импульсам была доведена до величины порядка Ю"201/Гц.

Стенд для измерений включал в себя (рис.2.1): исследуемый гиротрон, ответвитель, волноводный тракт, градуированный аттенюатор от 0 до 50 дБ, режекторный фильтр - интерферометр Маха - Цендера, гомодинный приемник, 10-и канальный анализатор спектра промежуточных частот, систему регистрации, а также детектор для измерения мощности на вхрде приемника и генератор шума, используемый при калибровке.

Предварительная калибровка приемника проводилась по излучению газоразрядного > источника шума с температурой шумового излучения 0,4 еУ. При калибровке интерферометр настраивался на максимум коэффициента передачи на частоте гиротрона, излучение которого играет роль гетеродина (шумы гиротрона при этом подавляются). При этой же настройке производилось измерение мощности, поступающей на смеситель. Далее интер ферометр перестраивался на минимум коэффициента передачи на частоте гиротрона с помощью широкополосного аттенюатора уровень сигнала, поступающего на вход системы увеличивался до «гетеродинного» и измерялись собственно шумы гиротрона.

Рис.2.1. Блок-схема стенда для измерения спектра шумов гиротрона «А1»: 1-исследуемая лампа; 2-поглощающая нагрузка; 3-квазиоптический ответвитель; 4-рупорная антенна; 5калиброванный аттенюатор; 6-интерферометр Маха-Цендера; 7-шумовой генератор; 8-волноводный переключатель; 9-квадратичный детектор; 10-смеситель и десятиканальный анализатор спектра промежуточной частоты; 1 ¡-регистрирующая аппаратура.

I Относительная спектральная плотность мощности шума Б^) находилась из соотношения:

Эф) = к а (из; - ии)/(и2;- ин) Тгш / Ро (2.1) I где Б; - частота ¡-ого канала анализатора спектра; Ро - мощность, поступающая на смеситель, 1121 -ин - отклик ¡-ого канала анализатора спектра при включении ГШ; из1 - ин - отклик при измерении шумов гиротрона; а - изменение ослабления аттенюатора, при настройке интерферометра на максимум и минимум; к = 1,38 х 10 Дж/гр -постоянная Больцмана.

Величина S(F), полученная в эксперименте, лежит в интервале от 0,5-10"191/Гц до

5-10"191/Гц. В средней части полосы анализа измеренный спектр шумов (см. рис.2.2) .» можно считать плоским. Увеличение S(F) на краях полосы анализа (минимум соответствует частоте 125

МГц, где коэффициент Рис.2.2. Спектр относительной плотности мощности амплитудных передачи интерферо- шумОВ "фотрона «AI», (три серии измерений). метра для шумов максимален) может быть вызвано вкладом частотных флуктуаций, преобразующихся в амплиi тудные из-за возможной асимметрии частотной характеристики интерферометра. На уровне тенденции была выявлена зависимость спектра шумов от режима работы гиротрона, в частности, от уровня генерируемой мощности. При увеличении генерируемой мощности наблюдается рост относительной спектральной плотности мощности шума. 2.1.3. Шумы гиротронов, использовавшихся в экспериментах по коллективному рассеянию.

Эксперименты по коллективному рассеянию подтвердили, что, действительно, при недостаточно высокой развязке приемной и передающей антенн шумы гиротрона являются существенным фактором, влияющим на точность измерений спектров рассеянного излучения. Это послужило поводом для исследования спектра шумов [25,26,36,37] как непосред

S х 10 (1/Гц) б

I—I—I—1—1—I—1—1——1—I—I—I—|—I—I»

50 ЮО 150

F (мГц) 1 ственно в ходе экспериментов по рассеянию, так и в специально поставленных стендовых измерениях.

В этих экспериментах для измерения спектра шумов гиротрона использовалась системы регистрации спектров коллективного рассеяния. Высокая степень подавления сигнала на центральной частоте линии генерации с помощью режекторного фильтра и высокая чувствительность системы обеспечивали возможность измерения спектра шумов на частотах, отстоящих на 50 -1200 МГц от центра линии генерации. Калибровка системы регистрации проводилась по циклотронному излучению плазмы. Отметим, что измерялся спектр "паразитного" сигнала (при пустой камере), то есть той мощности, которая вследствие рассеяния на стенках камеры и элементах конструкций попадает на вход приемной антенны и уровень шумов, что и определяло уровень поступающих на вход приемной антенны сигнала. Чувствительность апапаратуры при уровне мощности паразитного сигнала около 10 Вт обеспечивала возможность измерения относительной спектральной плотности мощности шума гиротрона до величин порядка 10" 1/Гц.

Мощность паразитного сигнала измерялась квадратичным детектором с известной водьт-ваттной характеристикой, включенным через ответеитель в приемный волноводный тракт непосредственно на входе системы регистрации. Недостатком таких измерений являются искажения, связанные с влиянием камеры стелларатора. Измеренный спектр представляет собой произведение спектра шумов и "коэффициента передачи" вакуумной камеры, который имеет сложную частотную зависимость (из-за многократности рассеяния и значительных, по сравнению с длиной волны, размеров камеры). Это подтверждается измерениями мощности паразитного сигнала. В приведении на рис.2.3 примере зависимости принимаемой мощности от времени видны осцилляции, по существу, воспроизводящие частотную зависимость (из-за дрейфа частоты гиротрона) "коэффициента передачи" для «паразитного» сигнала. Эти осцилляции в той или иной степени проявляются как в спектре шумов, так и рассеянного сигнала (при прозрачной плазме).

Измеренные в экспериментах на \V7-AS спектры шумов гиротрона качественно отличаются по форме от спектров, полученных в предварительных измерениях. Как видно из примера спектра одной из использовавшихся в экспериментах ламп, приведенного на рис.2.4, от-норительная спектральная плотность мощности шума Бг макси

Р, Бт

100 150 время, мс

Рис.2.3.Осцилляции мощности «паразитного» сигна

3" (-ч н з-|

00 о 1—1

1 ла обусловленные изрезанностью частотной характе-мальна в области частот, приле- ристики камеры и дрейфом частоты гиротрона. гающих к линии генерации(порядка

17 18

10" - 5 х 10' 1/Гц для Б =50 МГц у разных ламп), и спадает с удалением от центра линии примерно как 1Я\ На частотах, отстоящих от центра линии генерации более, чем на 200 МГц, Бг не превышает 1х10"18 1/Гц, на частотах более 500 МГц спад прекращается, а уровень шумов составляет не более, чем 1х10'19 1/Гц.

Качественно форму спектра можно объяснить наличием у гиротрона сравнительно медленных флук-туаций частоты. Такие флук

• •

-I 1 . | I | I—|—I—|—I—[—

0 100 200 300 400 500 600 МГц туации могут быть обуслов- Рис.2.4. Спектр шумов гиротрона «Е» (140Ггц, 500 кВт). лены в том числе и техническими причинами, например, нестабильностью источника питания. При несимметричности частотной характеристики канала, по которому шумы поступают на приемник (например, из-за смещения характеристики полосового режекторного фильтра системы защиты относительно частоты гиротрона или из-за несимметричности коэффициента передачи для «паразитного» сигнала) флуктуации частоты преобразуются во флуктуации амплитуды, спектр которых и наблюдается в эксперименте.

Это предположение может в какой-то степени объяснить и отличия полученных результатов от данных лабораторных экспериментов. Более высокий уровень шумов в низкочастотной части спектра можно объяснить различиями вклада частотных флуктуаций. При использовании интерферометра, характеристика которого в первом приближении симметрична, а крутизна характеристики много меньше, чем у фильтра, влияние частотных флук-.» туаций проявляется в меньшей степени. В области частот, где вклад от частотных флуктуаI ций незначителен, с точностью до индивидуальных различий ламп уровень шумов составляет порядка 10"19 1/Гц.

1,2 - зеркала 3 - открытый конец волновода волноводная линия

Рис. 2.5 Блок-схема стенда для измерения шумов гиротрона "Е"

Попыткой исключить влияние "частотной характеристики" камеры являлись измерений спектра шумов гиротрона с лампой "Е". Они проведены на стенде, в котором для измерения (См. рис.2.5) используется рассеянная мощность, принимаемая в непосредственной близости от выходного окна гиротрона. Основное излучение в виде гауссового пучка поступает в линию, нагруженную на согласованную поглощающую нагрузку. Антенна - открытый конец волновода увеличенного сечения с шириной диаграммы направлен- но ста около 30 град. Уровень ответвления можно было менять в некоторых пределах перемещением волновода относительно пучка. Максимальная ответвляемая мощность составляет 5 -10 Вт. При потерях в приемном тракте около 20 дБ уровень сигнала на входе системы регистрации не превышал 100 мВт.

К сожалению, проблему влияния многократных переотражений от стенок бокса в данных измерениях решить не удалось, так как отбираемая для измерений мощность сравнима с вкладом, обусловленным переотражениями от стенок бокса, в котором размещен гиротрон. Размеры бокса и высокий уровень рассеянного излучения не позволяют размес-.» тить в нем поглощающие экраны, позволившие бы снизить влияние стенок.

Спектры шумов, полученные в стендовых измерениях с лампой "Е" по форме подобны спектрам лампы "А". В низкочастотной области (см. рис. 2.6), относительная спектральная плотность мощности шума резко (быстрее, чем у лампы "А") спадает от величины 10'16 1/Гц при Б = 50 МГц, до порядка 10"181/Гц при Б = 80 МГц. Существенным отличием является наличие у спектра шумов лампы "Е" пьеде

18 стала с уровнем порядка 10" 1/Гц во всей полосе анализа вплоть до Б = 1,2 ГГц. Он обнаруживается во всех измерениях.

Т. эВ

--- [ - 2,3 х 10"Ь 1 / Гц \ t 1

100

200 Р,МГц

Рис.2.6. Спектр шумов гиротрона, измеренный на стенде. Лампа «Е» (139,8 ГГц, 500 кВт).

В принципе, такой вклад в спектр должен давать дробовой шум лампы. Наличие пьедестала можно предположить и в спектре шумов лампы "А", но с существенно более низким уровнем (по крайней мере ниже 10"20 1/Гц), приближающемуся к теоретическому пределу оценки [32] для дробового шума.

Таким образом, при использовании гиротронов в качестве источника зондирующего сигнала в диагностиках по коллективному рассеянию необходимо учитывать возможное влияние шумов источника. Проведенные исследования показывают, что влиянием шумов можно пренебречь только при высокой - не менее 50-60 дБ развязке приемной и передаюI щей антенн.

2.2. Стабильность частоты гиротрона

При использовании гиротронов в спектральных исследованиях ширина линии генерации и стабильность генерируемой частоты, по существу, определяют предельно достижимое частотное и временное разрешение. Ширина линии генерации по данным ряда авторов [7, 49] составляет менее 1 МГц, что подтверждается и измерениями, выполненными в ходе данной работы. Параметры ламп, использовавшихся в разное время для ЭЦ нагрева, с сохранением принятых на \V7-AS названий, приведены в Таблицей Все они могли использоваться в экс. > периментах по коллективному

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом выполненной работы является экспериментальная демонстрация возможности успешного использования мощных гиротронов в качестве источников зондирующего излучения для коллективного рассеяния. Это открывает перспективы для создания рутинной диагностики для измерения профиля ионной температуры плазмы в установках УТС, а так же, в принципе, уникальную возможность диагностики альфа частиц в условиях горения Б-Т реакции.

Результаты, полученные в ходе выполнения работы и совпадающие с положениями, выносимыми на защиту, можно сформулировать следующим образом: 1. Разработана общая схема эксперимента по коллективному рассеянию в термоядерной плазме с использованием мощных гиротронов миллиметрового диапазона волн в качестве источника зондирующего излучения, имеющего целью исследование ионной функции распределения. Выбраны и реализованы разные геометрии рассеяния, обеспечивающие, либо максимальную величину рассеянного сигнала, либо хорошую локализацию рассеивающего объема. 1

2. Разработана и изготовлена система регистрации спектров коллективного рассеяния в термоядерной плазме, позволяющая проводить измерения при различных геометри ях рассеяния в широком диапазоне параметров плазмы.

3. Исследованы спектрально-временные характеристики гиротронов, разработанных и используемых для систем ЭЦ нагрева тороидальной плазмы. Показано, что для некоторых из тестированных приборов дрейф частоты в течение импульса генерации и повторяемость режима генерации от импульса к импульсу позволяют путем предварительного выбора интервала для измерений и соответствующей настройки системы защиты использовать их излучение в качестве зондирующего при коллективном рассеянии. Измерены спектры собственных шумов гиротронов в ожидаемой для рассеянного сигнала полосе частот, определяющие минимальную развязку приемной и передающей антенн, при которой эти шумы еще позволяют выделить рассеянный сигнал.

4. Разработана методика измерений спектров коллективного рассеяния для стелларато-ра \V7-AS с учетом характеристик реальных гиротронов и изготовленной системы регистрации спектров, основанная на ее абсолютной или относительной калибровке по собственному излучению плазмы и использовании системы стробирования подаваемого на вход регистрирующей аппаратуры сигнала.

5. Впервые получены спектры коллективного рассеяние излучения на тепловых равновесных флуктуациях электронной плотности плазмы с использованием гиротрона в качестве источника зондирующего излучения. Спектры характеризуются высоким частотным разрешением и малой погрешностью. Результаты определения ионной температуры по спектрам коллективного рассеяния хорошо согласуются с данными независимой диагностики. Пространственная локализации рассеивающего объема, достигнутая в геометрии рассеяния на 90°, позволяет даже в установках средних размеров получить несколько точек радиального профиля ионной температуры.

6. Методом коллективного рассеяния проведены детальные исследования характеристик нижнегибридной турбулентности, возбуждаемой при инжекции поперек тороидального магнитного поля диагностического пучка нейтральных атомов, позволившие дать подробную теоретическую интерпретацию наблюдаемого явления.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Лубяко, Лев Валентинович, 1999 год

Литература.

i 1. Дж. Шеффилд, "Рассеяние электромагнитного излучения в плазме", М, Атомиздат, 1978г.

2. P.Woskoboinikov, D.R Cohn and R.J.Temkin "Application of advanced millimeter far-infrared sources to collective Thomson scattering plasma diagnostics", International Journal of Infrared and Millimeter Waves, 4, No. 2, 1983

3. H.C.Proddaude, P.Woskoboinikov, W.J.Mulligan, D.R.Cohn and B.Lax "Status of submillimiter-wave Thomson scattering ion temperture diagnostic implementation in Alcator C" 4-th Int.Conf. IR&MM waves, Miami Beach, December 1979.

i

4. P.Woskoboinicov, W.J.Mulligan, J.Machuzak, D.R.Cohn, R.J.Temkin, T.C.L.G. Sollner, B. Lax "385цт D2O laser Collectiv Thomson scattering ion temperture diagnostic" 11-th European Conf.on Contr.Fusion and Plasma Physics, Aahen, FRG, 5-9 Sept. 1983.

5. R.Behn, D.Dicken, J.Hackmann, S.ASalito, M.R.Siegrist, P.A.Krug, I.Kjelberg, B.Duval, B.Joye and A.Pochelon "Ion Temperature Measurement of Tokamak Plasmas by Collective Thomson Scattering of D20 Laser Radiation", Phys. Rew. Lett. 1989, v. 62, N 24 pp. 2833-2836.

, 6. S.Cirant, et.al., 1991 "Feasibility of Ion Temperture Diagnostics for the High Magnetic Field FTU Plasma using Collective Scattering of mm-waves", Preprint IFP FP 91/8,

. »

Milano, Italy.

7. P.Woskoboinikow, D.R.Cohn, J.S.Machuzak, W.J.Mulligan, R.J.Temkin and J.Trulsen, " Plasma diagnostics with high frequency gyrotrons", Conf. Digest of the 9th Int. Conf. on IF and Mm Waves, 1984, pp. 354-355, Takarazuka, Japan.

8. E.V.Suvorov, 1991, "High Power Microwave Generation and Aplications", Proc. of the Course and Workshop, pp.79-99, Varena, Italy.

9. Л.В.Лубяко, А.Г.Лучинин, Г.С.Нусинович, Н.К.Скалыга, Е.В.Суворов, А.А.Фрайман, "Шумы гиротрона и измерение ионной температуры плазмы", Тезисы докл. 5-го всесоюзное совещание по диагностике высокотемпературной

плазмы, стр. 75, Минск 1990г. Физика плазмы, т. 18, вып. 2, 1992г. стр. 211-212.

10. Ю.Я.Бродский, А.Н.Куфтин, Л.В.Лубяко, С.И.Нечуев, Н.К.Скалыга, О.Б.Смолякова, Е.В.Суворов, А.А.Фрайман. "Об измерении ионной температуры плазмы". Тезисы докл. межведомственной н-т конференции. Харьков 1992г. стр. 109.

11. P.P.Woskoboinikow, D.R.Cohn, J.S.Machuzak, R.C.Myer, D.Rhee "Gyrotron Thomson scattering diagnostics of ion in D-T burning tokamaks", CH2490-1/87/000-

, 0368$1.00@1987 IEEE, pp.368,369.

12.1.H. Hatchinson, "Feasibility of alpha particle diagnosis by collective microwave scattering

.»

in tokamak fusion experiments", JET report R(87)07, 1987.

13. J.A.Hoekzema, A.E.Costley, T.P.Hughes, J.A.Fessey, N.P. Hammond, H.Oosterbeek, P.Roberts, A.L.Stevens, P.S.Stott, W.Suverkropp. "Collective mm-wave scattering to measure fast ion and alpha-particle distributions in JET. Proc. 15th Symp. on Fusion Technology, Utrecht (1988) 314.

14. A.E.Costley, J.A.Hoekzema, T.P.Hughes, P.S.Stott and M.L.Watkins, "A Thomson scattering diagnostic to measure fast ion and alpha particle distributions in JET", Report JET, R(88) 08 (1988)

■ 15. J.A.Fessey, J.A.Hoekzema, T.P.Hughes "The receiver system of the fast ion and alpha particle diagnostic at JET", 18-th IR & MM wave Conf, 1993, Colchester. 16. F.Orsutto, P.Buratti, "Analysis of collective Thomson scattering for alpha particles diagnostics on tokamaks", ENEA report 1988.

17. T.P.Hughes, D.A.Boyd, A.E.Costley, J.A.Hoekzema, S.R.Smith, E.Westerhof "Physics Aspects of a Thomson Scattering Diagnostics for Fast Ion and Alpha Particle Velocity Distribution Measurements in JET" 18-th IR & MM wave Conf., 1993, Colchester.

18. M.R.Siegrist, R.Behn, D.Dicken, B.P.Duval, J.Hackmann, B.Joye, J.Lister, C. Nieswand, A.Pochelon, G.Soumagne, D.C.Yuan "Ion Temperature Measurements in Tokamak by Collective Thomson Scattering", J. Appl. Phys. 69(4), 15 February 1991.

19. J.S.Machuzak, R.C.Myer, P.P.Woskoboinikow, D.RCohn, M.Gerver, S.N.Golovato, S.Horn, S.Kubota, W.J.Mulligan, R.S.Post, D.Rhee, RJ.Temkin "Gyrotron scattering from non-thermal fluctuations in the Тага tandem mirror", CH2490-1/87/000-0358$ 1.00 @1987, IEEE pp. 358.

20. M.Bom, H.D.Dicken, J.Hackmann and J.Uhlenbush, "Local ion temperature measurements in the tokamak UNITOR by collective Thomson scattering", Plasma Phys.

i

Control. Fusion 34 (1993) 391-396.

21. А.'Н.Куфтин, ЛЛЗ.Лубяко, Н.К.Скалыга. "Исследование шумов гиротрона двухмиллиметрового диапазона волн". Тезисы докл. межведомственной н-т конф. Харьков 1992 г. стр. 35.

22. G.G.Denisov, A.A.Fraiman, V.A.Isaev, A.G.Litvak, L.V.Lubyako, O.B.Smolyakova, E.V.Suvorov, V.Erckmann, T.Gaist, E.Holzhauer, W.Kasparek, G.A.Muller, P.G.Schuller, N.V.Nickel, M.Thumm. . " Collective scattering of powerful gyrotron

t radiation at W7-AS." in: Strong Microwaves in Plasma. Proc. of the Int. Workshop, 1993, Vol.1, , pp.172-186 ed. by A.G.Litvak, Russian Academy of Sciences, Insitute of

. >

Applied Physics, Nizhny Novgorod, 1994.

23. S.D.Bogdanov, V.I. Kurbatov, S.A. Malyging, V.B.Orlov, E.M. Tai, "Industrial gyrotron development in SALUT", Strong microwaves in plasmas. Proc. of the Int. Workshop, Moscow - N.Novgorod, August 1993.

, 24. E.V.Suvorov, Y.A.Dryagin, S.E.Filchenkov, A.A.Fraiman, L.M.Kukin, A.V.Kostrov, L.V.Lubyako, A.M.Shtanyuk, N.K.Skalyga, O.B.Smolyakova, W.Kasparek, E.Holzhauer, V.Erckmann, W7-AS Team, NBI Team. "First results on ion temperature measurements at W7-AS by collective scattering of 140GHz gyrotron radiation." Proc. of the 9-th Joint Workshop on ECE and ECH. Borrego Springs, California, 1995, ed. by John Lohr, pp. 501-508.

25. E.V.Suvorov, A.B.Burov, Y.A.Dryagin, S.E.Filchenkov, A.A.Fraiman, L.M.Kukin, A.V.Kostrov, L.V.Lubyako, D.A.Ryndyk, A.M.Shtanyuk, N.K.Skalyga,

I

O.B.Smolyakova, W.Kasparek, E.Holzhauer, V.Erckmann, T.Gaist, M.Kick, H.Laqua, W7-AS Team, NBI Team. "Collective scattering of powerful 140GHz gyrotron radiation at W7-AS." Proc. 22-th Europ. Physical Society Conf. on Controlled Fusion & Plasma Physics, Bournemouth, ed. B.E.Keen, P.E.Stott, J.Winter, Vol.l9C, Part I, pp. 429-432, 1995.

i 26. E.V.Suvorov, V.Erckmann, E.Holzhauer, W.Kasparek, Y.A.Dryagin, S.E.Filchenkov, A.A.Fraiman, T.Gaist, M.Kick, L.M.Kukin, A.V.Kostrov, L.V.Lubyako, D.A.Ryndyk, A.M.Shtanyuk, N.K.Skalyga, O.B.Smolyakova, W7-AS Team, NBI Team. "Ion

i

temperature and beam-driven plasma waves from collective scattering of gyrotron radiation in W7-AS". Plasma Phys. & Control. Fusion 37 (1995), pp. 1207-1213. 27. V. Erckmann, U.Gasparino, HHartfuss, W7-AS Team, NBI Team, W.Kasparek, G.A.Muller, P.G.Schuller, A.Borscheglovsky, V.I.H'in, V.I.Kurbatov, S.Malygin, V.I.Malygin, "140 GHz electron cyclotron resonance heating experiments at the W7 - AS

i

stellarator", Fusion Engineering & Design 26 (1995) 141 - 152. * 28. J.A.Hoekzema, H. Dindslev, J.Egedal, J.A.Fessey, C.P.Gatcombe, N.P. Hammond, T.P.Hughes, J.S.Machuzak, J.W.Oosterbeek, P.J.Roberts, A.L. Stevens, P.S.Stott. "First Observations of Collective Thomson Scattering from JET Plasmas." Conf. on Contr.

, 101

Fusion and Plasma Phys. Contributed Papers, 4-7 Bournemouth Part 2, 1995, pp.445448.

30. K.A. Горонина, Л.М.Кукин, Л.В.Лубяко "Флуктуации частоты ЛОВ диапазона коротких миллиметровых волн", Изв.ВУЗов Радиофизика, 1979, т.22, в.8, 953.

31. А. Н. Малахов, "Флуктуации в автоколебательных системах", М.,Наука, 1968.

32. В. С. Ергаков, М. А. Моисеев, А. А. Шапошников, Радиотехника и электроника, 1977, т. 22, в. 10, стр.2154-2161.

I. 33. Т. Geist, M.Bergbauer, "Waveguide Band-Stop Filters for 70 and 140 GHz", Int.J.of IR and MM Waves, V.15, nl2, 1994, pp.2043-2049.

, 34. Yu.Dryagin, N.Skalyga and T.Geist "A notch filter for 140 GHz microwave radiation", Int. J. of Infrared and MM Waves, 1996, v.17, pp. 1199-1204

35. Л.В.Лубяко, Е.В.Суворов, АБ.Буров, А.М.Штанюк, Ю.А.Дрягин, Л.М.Кукин, Н.К.Скалыга "Система измерения спектров коллективного рассеяния для диагностики термоядерной плазмы", Препринт ИПФ РАН № 412, Нижний Новгород-1996. ЖТФД998, т.68, № 8, стр.54-62;

1.

36. E.V.Suvorov, A.B.Burov, Y.ADryagin, S.E.Filchenkov, A.A.Fraiman, L.M.Kukin, A.V.Kostrov, L.V.Lubyako, D.A.Ryndyk, A.M.Shtanyuk, N.K.Skalyga, O.B.Smolyakova, V.Erckmann, H.Laqua, T.Gaist M.Kick, W7-AS Team, ECERH Team, NBI Team, W.Kasparek, E.Holzhauer - "Experiments on the Collective Thomson scattering of powerful 140GHz gyrotron radiation at W7-AS" , "Strong microwaves in plasma", Proc. of the 3-rd Int. Workshop, N.Novgorod, Russia, 1996, Vol. 1. p. 129-143, ed. by A.G.Litvak, Russian Academy of Sciences, Institute of Applied Physics,

, N.Novgorod, 1997.

37. E.V.Suvorov, E.Holzhauer, W.Kasparek, L.V.Lubyako, AB.Burov, Y.A.Dryagin,

. >

S.E.Filchenkov, A.A.Fraiman, L.M.Kukin, A.V.Kostrov, D.A.Ryndyk, A.M. Shtanyuk,

N.K.Skalyga, O.B.Smolyakova, V.Erckmann, T.Geist, M.Kick, H.Laqua, M.Rust, W7-AS Team, ECRH Team, NBI Team, "Collective Thomson Scattering at W7-AS". Abst. of the 24th Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics p.550, Beretesgaden, 913 June, Germany 1997; Plasma Physics and Controlled Fusion, Vol. 39, N12B, Dec. 1997, pp. B337-B351.

38. E.V.Suvorov, L.V.Lubyako, V.Erckmann, W.Kasparek, E.Holzhauer, S.E.Filchenkov, N.K.Skalyga - "Spatially resolved mesurement of the ion temperature via collective Thomson scattering at W7 - AS", Abst.. of the 24th Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, p.495, Beretesgaden 9-13 June 1997, Germany 1997.

i

39. E.V.Suvorov, A.B.Burov, Yu.A.Dryagin, S.E.Filchenkov, A.A.Fraiman, L.M.Kukin, A.V.Kostrov, L.V.Lubyako, D.A.Ryndyk, A.M. Shtanyuk, N.K.Skalyga, O.B.Smolyakova, V.Erckmann, T.Geist, M.Kick, H.Laqua, M.Rust, W7-AS Team, NBI Team, W.Kasparek, E.Holzhauer "Collective Thomson Scattering at W7 - AS", Proc. of 9th Joint Russian - Germany Meeting on ECRH and Gyrotrons, June 25 - July 1, Garching, Germany 1997.

40. E.V.Suvorov, L.V.Lubyako, S.E.Filchenkov, N.K.Skalyga, V.Erckmann, E.Holzhauer, i W.Kasparek "Local mesurements of ion temperature from CTS spectra at W7 - AS",

Proc. of the 10-th Joint Workshop ECE & ECRH, pp.289-296, 6-11 April 1997, Ameland, The Netherland

t

41. F.Orsitto, A.Brusadin, Yu.Brodsky, S.Filchenkov, G.Grosso, E.Giovannozzi, L.Lubyako, A.Perminov, U.Tartari, F.Volpe - "Characteristion and Prelimenary results of the Collective Thomson Scattering (CTS) system on FTU Tokamak", 8th meeting on laser aided plasma diagnostics, Doorwert Holland.

42. E.V.Suvorov, V.Erckmann, E.Holzhauer, W.Kasparek, A.B.Burov, Yu.A.Dryagin,

S.E.Filchenkov, A.A.Fraiman, T.Geist, M.Kick, H.Laqua, L.M.Kukin, L.V.Lubyako,

N.K.Skalyga, O.B.Smolyakova, W7-AS Team, NBI Team, "Lower-Hybrid Turbulence Exited by Transverse Ion Beam in a Magnetized Plasma", Nuclear Fusion, 1998. Vol.38, n.5, pp.661-672.

43. W.Kasparek, "Lichtstrenung an kollektiven thermishen fluctuationen der der

.»

elektronendichte in plasmen mit mereren ionen komponenten", Dr.-Ing. Tesises, Institut fur Plasmaforschung der Universität, Stuttgart, 1984.

44. А.Г.Кисляков "Радиометрия на миллиметровых и субмиллиметровых волнах в г. Горьком" Препринт 108 ИПФ АН СССР, Горький 1984.

45. АФ.Андриянов, С.Ю.Дрягин, И.В.Кузнецов, Л.М.Кукин, П.Л.Никифоров, "Предварительные результаты наблюдений стратосферного озона на мм волнах в Антарктиде", Препринт ИПФ РАН 295, Н.Новгород, 1991.

46. В.Г.Божков, В.Ф. Вдовин, В.Н.Воронов, В.АГенеберг, Ю.А.Дрягин, И.В.Кузнецов, Л.М.Кукин, К.И.Куркан. Л.И.Федосеев "Исследование монолитного балансного смесителя коротковолновой части миллиметрового диапазона", Радиотехника и электроника, вып.46 1992 г. стр.736-743.

47. А.Ф.Андриянов, А.Б.Буров, В.Н. Воронов, П.Л.Никифоров, АН.Панин, В.Н.Тюкин, АП.Шкаев, А.М.Штанюк "Система фазовой автоподстройки частоты ЛОВ 3-х миллиметрового диапазона длин волн", Тезисы докладов 4-го

I

Всесоюзного симпозиума по мм и субмм волнам, Харьков 1984 г. Стр.45.

48. G.G.Denisov, S.V.Kuzikov, M.Yu.Shmelov "Quasi-optical narrowband notch filter" 18-

I

th Int.- Conf. on the Int. Conf. on IR and MM Waves, Sep. 1993, University of Essex, UK, Conf., Proc. P.353-354.

49. V.E.Mjasnikov, M.V.Agapova, V.V.Alikaev, A.S.Borshchegovsky, G.G.Denisov, V.A.Fljagin, A. Sh.Fix, V.I.Ilyin, V.N.Ilyin,A.P.Keyer, V.AKhmara, D.V.Khmara, A.N.Kostyna, V.O.Nichiporenko, L.G.Popov, V.E.Zapevalov "Megavatt power long-

pulse 140GHz Gyrotron", "Strong microwaves in plasma", v. 2. p.pp.577-599, N.Novgorod. Proc. of the Int. workshop, N.Novgorod 7-14 Augaust 1996, 50. Ю.А.Дрягин, Л.В.Лубяко "Смеситель миллиметрового диапазона волн с селекцией зеркального канала при помощи интерферометра", Изв. ВУЗов • Радиофизика, т.20, № 4,1997 г. стр.650-651.

- 51. L.V.Lubyako, E.V.Suvorov, A.B.Burov, A.M.Shtanyuk, Y.A.Dryagin, L.M.Kukin and I N.K.Skalyga, "Detection System for the Measurement of Collective Thomson Scattering Spectra in Fusion Plasma", Proc. of 3-rd Int. Kharkov Symposium "Physics and engineering of millimeter and submillimeter waves", Vol. 1, pp.64-69, Kharkov, 1998. 52. E.V.Suvorov, W.Kasparek, L.V.Lubyako, N.K.Skalyga, V.Erckmann and H.Laqua, "Gyrotron as a Source of Probing Radiation for Collective Thomson Scattering Experiments", Proc. of 3-rd Int. Kharkov Symposium "Physics and engineering of

i

millimeter and submillimeter waves", Vol. 1, pp. 188-190, Kharkov, 1998.

t