Плазменно-волновые структуры, формируемые ВЧ-разрядом в продольном магнитном поле тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.05, кандидат физико-математических наук Вдовиченко, Ирина Анатольевна

• Вдовиченко, Ирина Анатольевна
• кандидат физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Вдовиченко, Ирина Анатольевна

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕОДНОЮДНЫХ ПЛАЗМЕННЫХ ВОЛНОВОДОВ ВПЮДОЛЬНОММАШИТНОМПОЛЕ"

1.1. Введение

1.2. Основные соотношения

1.3. Дисперсионные характеристики собственных мод плазменного волновода в однородном продольном магнитном поле

1.3.1. Моды, направляемые однородным плазменным столбом

1.3.2. Особенности дисперсионных характеристик слоистых плазменных волноводов

1.3.3. Теоретическая модель плавно-неоднородного плазменного волновода. Дисперсионные характеристики

1.4. Структура полей собственных мод неоднородных плазменных волноводов

1.5. Выводы

ГЛАВА 2. САМОКАНАЛИЮВАНИЕ КВАЗИЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИХ

ВОЛН В МАГНИТНОМ ПОЛЕ В УСЛОВИЯХ ИОНИЗАЦИОННОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ

2.1. Введение

2.2. Экспериментальная установка для исследования самовоздействия квазипотенциальных волн в магнитном поле

2.3. Экспериментальное исследование мультисолитонных структур квазиэлектростатических волн

2.4. Теоретическое исследование многопучкового самоканалирования квазиэлектростатических волн

2.5. Выводы

ГЛАВА 3. ИОНИЗАЦИОННОЕ КАНАЛИЮВАНИЕ ВОЛН ВИСТЛЕ-

ГОВСКОГО ДИАПАЗОНА ЧАСТОТ В ПЛАЗМЕННОЙ ОБОЛОЧКЕ_______________________________________________86

3.1. Самоканалирование волн в однородном продольном магнитном поле в ограниченной фоновой оболочке

3.1.1. Экспериментальное исследование самоканалирования волн вистлеровского диапазона частот в ограниченной фоновой оболочке

3.1.2. Численное моделирование волнового канала, формируемого при самоканалировании свистов в ограниченной фоновой плазме

3.2. Каналирование волн в неоднородном продольном магнитном поле

3.2.1. Экспериментальное исследование самоканалирования волн, формирующих разрядный канал в неоднородном продольном магнитном поле

3.2.2. Влияние продольной неоднородности магнитного поля на ионизационное самоканалирование волн с заданным замедлением

3.4. Выводы

ПРИЛОЖЕНИЕ

Описание изобретения к авторскому свидетельству "Устройство для

возбуждения волн в плазменном столбе"

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Плазменно-волновые структуры, формируемые ВЧ-разрядом в продольном магнитном поле»

ВВЕДЕНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ Актуальность темы диссертации

Исследованию нелинейного взаимодействия сильного электромагнитного поля свистового диапазона частот cölh< ® < &ин (o)LH и соин - частоты нижнегибридного и верхнегибридного резонансов соответственно) с магнитоактив-ной плазмой уделяется большое внимание [1-8]. При определенных условиях такие взаимодействия могут привести к образованию вытянутых вдоль внешнего магнитного поля плазменно-волноводных каналов (дактов плотности) с повышенной или пониженной плотностью плазмы [9-13]. Поддерживаемые такими структурами свистовые волны (вистлеры) играют важную роль во многих фундаментальных физических процессах в ионосфере и магнитосфере Земли. Вызывают интерес работы, использующие такие структуры в ряде приложений, включающих, в частности, активную волновую диагностику околоземного пространства [14, 15], создание высокочастотных источников плотной низкотемпературной плазмы [16-18], устройств для генерации тока и нагрева плазмы в то-камаках [19, 20], устройств для формирования активных плазменных антенн в ионосфере Земли [21, 22]. Поэтому исследования электродинамики плазменных волноводов в магнитном поле являются актуальной задачей (см. обзоры [2325]). Важно, что экспериментальные исследования дополнялись соответствующими теоретическими моделями, поясняющими физику наблюдаемых явлений.

Общепринятым является представление плазменно-волноводного канала виде однородного кругового цилиндра [23, 24], либо однородной цилиндрической трубки [25], что существенно упрощает определение дисперсионных характеристик таких волноводов и структуры полей их собственных мод. Однако у реальных дактов плотности всегда размыты боковые стенки и часто имеются фоновые оболочки [26]. В неоднородной области волновода возможно появление резонансных поверхностей, в окрестности которых диагональные компо-

ненты тензора диэлектрической проницаемости близки к нулю, наблюдаются максимумы в распределении амплитуды волновых полей [1] и сравнительно велико поглощение. Учет распределения плазмы в переходной области принципиально необходим для правильного определения структуры полей собственных мод неоднородных волноводов, их дисперсионных характеристик и масштабов затухания поля.

Цели диссертационной работы

Указанные выше обстоятельства позволяют сформулировать следующие цели диссертационной работы:

1. Лабораторное исследование самофокусировки и самоканалирования плазменных волн в свистовом диапазоне частот в магнитоактивной плазме. Определение основных физических закономерностей многопучкового самоканалирования плазменных волн и построение теоретической модели, описывающей экспериментальные результаты.

2. Лабораторное исследование каналирования волн в свистовом диапазоне частот в условиях ионизационной нелинейности при наличии фоновой плазменной оболочки. Построение теоретической модели неоднородного волновода в плазменной оболочке.

3. Теоретическое исследование влияния неоднородности плазмы на дисперсионные свойства и структуру полей осесимметричных мод свистового диапазона частот, направляемых плазменными каналами, расположенными в свободном пространстве.

4. Теоретическое обоснование самосжатия геликонного разряда в нарастающем продольном магнитном поле.

Научная новизна

Научная новизна работы определяется полученными оригинальными результатами и заключается в следующем:

1. Экспериментально обнаружены стационарные многосолитонные плазмен-но-волновые структуры ВЧ разряда в продольном магнитном поле. Разработана математическая модель, позволяющая объяснить и исследовать особенности многопучкового самоканалирования квазипотенциальных (плазменных) волн в условиях ионизационной нелинейности.

2. Экспериментально показана возможность ионизационного самоканалирования волновых мод свистового диапазона частот в фоновой плазме. Установлено, что образующаяся плазменная неоднородность локализует излучение короткого ВЧ источника внутри разрядного канала, вытянутого вдоль внешнего магнитного поля. Построена численная модель неоднородного волновода в плазменной оболочке, объясняющая особенности наблюдаемого явления.

3. Исследовано влияние неоднородности плазменно-волноводного канала на дисперсионные свойства и структуру полей волн свистового диапазона частот, направляемых плазменными каналами в магнитоактивной плазме.

Научная и практическая ценность результатов работы

В научном плане результаты, полученные в работе, дают основу для более глубокого понимания особенностей нелинейного взаимодействия мощного электромагнитного излучения с магнитоактивной плазмой, условий и механизмов формирования вытянутых вдоль магнитного поля искусственных неодно-родностей - дактов плотностей. Полученные результаты могут быть использованы для объяснения результатов лабораторных и ионосферных экспериментов по возбуждению и распространению свистовых волн при наличии замагничен-ных неоднородных плазменных каналов.

Теоретический анализ дисперсионных кривых, полученных с учетом неоднородности концентрации плазмы, определяет диагностические признаки, наиболее легко регистрируемые в эксперименте, что позволяет их использовать для диагностики плазмы.

Результаты диссертации могут представлять интерес для следующих научно-исследовательских учреждений: ИКИ РАН, ИПФ РАН, ИЗМИР АН, НИРФИ.

Публикации и апробация результатов

Материалы диссертации докладывались на Международных конференциях «XV International Conference on Phenomena in Ionized Gases» (Минск, 1981), 3-ей Международной научной конференции «Фундаментальные проблемы физики" (Казань. 2005), IV Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» (Болдино, 2005).

Основные результаты диссертации опубликованы в 4 статьях международных и российских реферируемых журналах [26,47,50,75], 3 работах в трудах международных и российских конференций [76,94,95], 1 тезисах докладов научных конференций [96], авторское свидетельство [124].

Результаты проведенных исследований использовались при выполнении проектов РФФИ (№ 04-02-16506-а,.№ 07-02-00436-а), программ «Ведущие научные школы» (№ НШ-1637.2003.2, №НШ-6043.2006.2) , «Университеты России» (проект № УР.01.01.176), Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России»(Государственный контракт №П1072), Аналитическая ведомственная целевая программа «Развитие научного потенциала высшей школы », а также для объяснения результатов натурного ионосферного эксперимента «Активный шнур».

Личный вклад автора

Все эксперименты по лабораторному исследованию нелинейных, волновых явлений в плазме ВЧ разряда, представленные в диссертации, были выполнены при непосредственном участии автора. Личный вклад его в этом направлении являлся определяющим при проведении численных расчетов и построении теоретических моделей наблюдаемых явлений.

Основные положения, выносимые на защиту

1. В однородном продольном магнитном поле самофокусировка ионизирующего излучения приводит к совместному самоканалированию квазиэлектростатического поля и плазмы, в результате чего возможно формирование стационарных многосолитонных плазменно-волновых структур ВЧ разряда, изолированных от стенок камеры и вытянутых вдоль внешнего магнитного поля.

2. В результате ионизационного каналирования волновых мод свистового диапазона частот в фоновой плазме образуется плазменная неоднородность, локализующая излучение ВЧ источника малых электрических размеров внутри дакта, вытянутого вдоль внешнего магнитного поля.

3. Учет поперечной неоднородности дакта с повышенной плотностью приводит к существенным изменениям дисперсионных характеристик и структуры полей направляемых им собственных волн. Структура формируемых каналов и дисперсионные свойства направляемых волн определяются величиной неоднородности дакта и соотношениями между плазменной частоты электронов на оси и границе дакта и гирочастоты электронов.

4. При формировании дактов в нарастающем продольном магнитном поле наблюдается самосжатие разряда и увеличение концентрации плазмы на оси.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, приложения и списка литературы.

Общий объем диссертации составляет 139 страниц, включая 47 рисунков и 9 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 126 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во Введении кратко освещено современное состояние исследований по теме диссертации и обоснована ее актуальность, сформулированы цели работы и основные положения, выносимые на защиту, отмечена новизна полученных результатов, кратко изложено содержание диссертации.

Первая глава посвящена исследованию дисперсионных характеристик и структуры полей неоднородных плазменных волноводов в продольном магнитном поле.

В разделе 1.1 обосновывается необходимость использования уточненных моделей плазменных каналов, позволяющих корректно учесть ряд особенностей дисперсионных характеристик и поперечных распределений полей свистовых волн.

В разделе 1.2 представлены основные соотношения, описывающие магни-тоактивную плазменную среду, обсуждаются дисперсионные свойства и поверхности показателя преломления волн бесстолкновительной магнитоактив-ной плазмы в свистовом диапазоне частот.

В разделе 1.3 исследуются дисперсионные характеристики собственных мод плазменного волновода в однородном продольном магнитном поле.

В п. 1.3.1 записана общая система дифференциальных уравнений для продольных компонент поля при наличии однородного замагниченного плазмен-

ного столба. Даны выражения, связывающие поперечные и продольные компоненты поля. Приводятся формулы для компонент полей симметричных мод внутри однородного плазменного столба и в окружающем его свободном пространстве.

Показано, что граница дисперсионной кривой для основной аксиально-симметричной моды не зависит от ширины канала (а), а определяется отношением плазменной частоты к гирочастоте электронов (оре / (аВе ■

В случае слабых магнитных полей {&ре / (йВе> 1) верхняя граница полосы частот распространения основной осесимметричной моды оаир оказалась равной

В случае сильных магнитных полей (&ре / а>Ве < 1) область существования дисперсионной кривой основной осесимметричной моды определяется плазменной ЧаСТОТОЙ СОре .

Все высшие симметричные моды при любом отношении а>ре / (оВе имеют два характерных интервала частот: область прямой и обратной дисперсии.

В п. 1.3.2 теоретически исследовалось влияние неоднородности плазмы на дисперсионные характеристики плазменно-волновых каналов. Численное моделирование волновых процессов в радиально-неоднородном плазменном канале было выполнено методом частичных областей. Плавное распределение концентрации было заменено на ступенчатое. В каждой области брались свои значения тензора диэлектрической проницаемости, соответсвующие им значения поперечных волновых чисел и компоненты полей, описываемые двумя функциями Бесселя. Полученное из граничных условий дисперсионное уравнение позволяет определить постоянную распространения такой волновой структуры. Результаты численных расчетов показали, что границы дисперсионных кривых существенно зависят от параметра неоднород ности Ь/Я± и отношения ю^ ^ / со&.

В случае слабых магнитных полей (<х>ре тах / &Ве >1) дисперсионные кривые неоднородного волновода заметно отличаются от кривых однородного цилиндра, и с ростом параметра неоднородности эти изменения становятся все более существенными. Если плазменная частота, определяемая концентрацией плазмы у стенки волновода юре(Ь), больше гирочастоты электронов, верхняя граница полосы частот распространения слабозатухающей моды в многослойном

волноводе (0[/р оказалась равной (£>ир = сош (Ь)/л/2. В сильно-неоднородных

волноводах, когда плазменная частота, определяемая концентрацией плазмы у стенки волновода, меньше гирочастоты электронов, граница дисперсионной кривой смещалась к гирочастоте электронов со иР - (£>ве •

В случае сильных магнитных полей (соре тах/(йве <1) в неоднородном плазменном волноводе нет поверхности верхнегибридного резонанса, следовательно, область существования дисперсионных кривых основной осесиммет-ричной моды не зависит от параметра неоднородности и, как и в случае однородного волновода, всегда определяется плазменной частотой на оси канала СОре тах •

У высших симметричных мод границы дисперсионных кривых не зависят от параметра неоднородности, а как и в случае однородных волноводов, определяются отношением (оре тах / со5е. При этом существенно меняется значение показателя замедления.

В п. 1.3.3 приведена модель плавно-неоднородного плазменного волновода. Расчет дисперсионных кривых проводился методом Рунге-Кутта. Учет плавной неоднородности меняет дисперсионные кривые так же, как и в случае слоистого волновода: границы дисперсионных кривых существенно зависят от отношения сортах / (05е и параметра неоднородности Ь/Ях.

В следующем разделе 1.4 приведена структура полей собственных симметричных мод неоднородных плазменных волноводов. Отметим, что в случае

узких волноводов b/Xo« 1(Xo = 2ti/Ao) в свободном пространстве при соре тах > (£>Ве и любом значении параметра неоднородности участие вистлеров (геликонов) в формировании поля основной собственной моды крайне незначительно. Внутри волновода поле моды формируется либо полем поверхностных волн, либо волн с комплексно-сопряженными поперечными волновыми числами, снаружи волновода - это поле поверхностных волн.

При изменении параметра b/Ri происходит существенное изменение структуры поля. Для слабонеоднородного волновода поля локализованы вблизи боковой стенки волновода, и область локализации уменьшается с приближением к граничной частоте дисперсионной кривой. В случае сильных магнитных полей велик вклад плазменных волн в поле основной моды всюду, где концентрация плазмы больше критической, с ростом замедления поле моды локализуется в приосевой области волновода.

В заключительном разделе 1.5 первой главы сформулированы основные выводы, вытекающие из полученных результатов.

Вторая глава посвящена исследованию нелинейного самоканалирования квазиэлектростатических волн в продольном магнитном поле.

В разделе 2.1 рассмотрены особенности структуры полей ВЧ источников в замагниченной плазме, связанных с возбуждением собственных плазменных колебаний на резонансных поверхностях. Приведены результаты исследований влияния нелинейных эффектов на структуру резонансных поверхностей (обзор литературы). Указана возможность ионизационного самоканалирования волновых полей.

В разделе 2.2 дано описание установки, на которой были выполнены экспериментальные исследования, приведенные в диссертации. Рассмотрены основные методы диагностики плазмы, используемые в представленных результатах.

Мультисолитонный режим разряда в поле квазипотенциальных волн исследовался в разделе 2.3. Полученные экспериментальные данные позволяют проследить формирование многосолитонных структур плазменных вблн, захваченных в едином плазменном образовании.

Эффект самоканалирования квазипотенциальных волн проявляется в том, что мощная волна возбуждает высокочастотный разряд, имеющий характерный вид самолокализованного в пространстве устойчивого плазменного шнура, вытянутого вдоль внешнего магнитного поля из фокальной области резонансного конуса ВЧ источника. Стационарность разряда обеспечивается за счет ВЧ ионизации газа полем квазипотенциальных волн, которые локализованы внутри канала из-за полного внутреннего отражения и переносят вдоль него электромагнитную энергию большой плотности. Совпадение оси разряда с направлением магнитного поля В0 обусловлено преимущественно продольным переносом заряженных частиц и максимумом напряженности ВЧ поля в центре шнура, где поверхность критической концентрации перпендикулярна вектору В0. Таким образом, появляется возможность передавать достаточно сильные ВЧ поля на большие расстояния от источника и поддерживать самолокализованный в пространстве шнур плотной плазмы.

В случае несимметричного возбуждения квазипотенциальных волн структура плазменного образования существенно зависит от подводимой мощности и отношения длины свободного пробега электрона 1е к длине квазипотенциальной волны Хг. Для сравнительно небольших значений подводимой мощности картина разряда качественно такая же, как и для симметричного источника. С увеличением ВЧ мощности аксиальная симметрия плазменного образования нарушается и наблюдается расслоение разряда на отдельные волноводные каналы: от двух при дипольной системе возбуждения до восьми при квадруполь-

ной. При достаточно большой мощности для квадрупольного индуктора (/е < Хг)

13

обнаружен эффект фокусировки квазипотенциальных волн на оси системы с последовательным ступенчатым уменьшением числа каналов по мере удаления от источника.

Предложенная в разделе 2.4 теоретическая модель показала наличие би-фукарционной точки. В случае, когда поперечный масштаб изменения концентрации меньше характерного масштаба поля, существует только одно локализованное решение (одиночный солитон). При обратном соотношении исследуемая система уравнений имеет бесконечной число решений, которые образуются путем последовательного добавления одиночного солитона, так, чтобы фазы колебаний в соседних отличались на л.

В заключительном разделе 2.5 второй главы сформулированы основные выводы, вытекающие из полученных результатов.

Третья глава посвящена исследованию нелинейного самоканалирования волн вистлеровского диапазона частот.

В разделе 3.1 рассматривается самоканалирование волн в однородном продольном магнитном поле в ограниченной фоновой оболочке.

В п. 3.1.1 приведено описание установки, на которой были выполнены экспериментальные исследования, приведенные в данной главе. Рассмотрены основные методы диагностики плазмы, используемые в представленных результатах.

Полученные экспериментальные результаты позволяют утверждать, что в экперименте обнаружен эффект самоканалирования волн свистового диапазона частот в заданной закритической фоновой плазме (соре ф0На ><*>)• Повышение плотности электронов в канале связано с нагревом плазмы продольной компонентой электрического поля и соответствующим локальным увеличением частоты ионизации. Увеличение температуры приводит к дополнительной иониза-

ции газа и образованию плазменного канала, который захватывает и направляет создавшее его излучение.

В п. 3.1.2 приведены результаты численного исследования дисперсионных характеристик и структуры полей осесимметричных мод плазменного волновода в фоновой оболочке. Экспериментально полученное распределение концентрации в плазменно-волноводном канале апроксимировалось ступенчатым распределением. При решении использовался метод частичных областей, рассмотренный ранее.

Из общего набора решений была выбрана вторая осесимметричная мода: структура полей и коэффициент замедления соответствовали полученным экспериментальным результатам. Результаты счета показали, что основной вклад в структуру волнового поля на разных расстояниях от центра канала вносят разные типы волны. Следовательно, такую гибридную моду нельзя назвать геликоном.

С учетом столкновений коэффициент замедления становится комплексным. Оцененное столкновительное затухание оказалось близким к наблюдаемому в эксперименте ослаблению волнового поля вдоль канала.

Исследовалась зависимость дисперсионных свойств и структуры полей от толщины фоновой оболочки. С ростом толщины уменьшается коэффициент замедления, и амплитуда поля в центре канала заметно убывает по сравнению с амплитудой поля в оболочке, т.е. появляется эффект "вытеснения" сильного поля на периферию волновода.

В разделе 3.2 рассмотрено самоканалирование ВЧ разряда (геликонного типа) в нарастающем продольном магнитном поле.

В п. 3.2.1 приведено описание установки, в которой продольное распределение магнитного поля Во(г) можно изменять от квазиоднородного (АВтах / В0 = 0.1) до сильно неоднородного (АВтах / Во =7). В данном эксперименте с увеличением

магнитного поля уменьшается радиус разрядного канала и растет концентрация плазмы в нем. Обнаружена возможность управления параметрами формируемого плазменно-волнового разрядного канала, дисперсионными характеристиками и структурой волновых полей путем изменения магнитного поля в заданной области.

В п. 3.2.2 предложено качественное объяснение эффекта обужения разрядного канала в нарастающем продольном магнитном поле. Обужение обусловлено особенностями дисперсионных характеристик волновых полей, формирующих разрядный канал. Если предположить, что коэффициент замедления собственной моды в канале навязан внешней замедляющей системой (например, магнитными катушками соленоида), то согласно полученным результатам, представленными на рис. 1-4, с ростом В0 для поддержания заданного замедления необходимо увеличивать параметр неоднородности т.е. обужать плазменный волновод. Если затухание моды не слишком велико, то из закона сохранения потока энергии, переносимого данной модой, обужение волновода и локализация полей в приосевой области сопровождается увеличением амплитуды волновых полей и ростом концентрации плазмы из-за повышенной ионизации газа в области сильного поля. Обсуждаемый эффект представляет новые возможности для получения стационарной, плотной, оторванной от стенок разрядной камеры плазмы с помощью сравнительно маломощных ВЧ источников и для формирования в лабораторных условиях плазменных резонаторов магни-тосферного типа, в которых распределение величины магнитного поля В0, плотности плазмы Щ и радиуса плазменного канала Я± вдоль его оси подобно распределению указанных параметров в естественном магнитосферном резонаторе с дактом повышенной плотности.

Выводы по главе сформулированы в разделе 3.3.

В Заключении приведены основные результаты проведенных в. диссертации исследований.

В Приложении приведено описание изобретения "Устройство для возбуждения волн в плазменном столбе" (авторское свидетельство №1099823 от 22.02.1984 г.). Использование изобретения "Устройство для возбуждения волн в плазменном столбе" позволило равномерно распределить синфазное и симметричное возбуждение плазменной волны по большой поверхности разрядной камеры и ввести в плазму большие ВЧ мощности.

Заключение диссертации по теме «Механика жидкости, газа и плазмы», Вдовиченко, Ирина Анатольевна

3.4. Выводы

Экспериментальное исследование самовоздействия электромагнитных полей мощных ВЧ источников в анизотропной плазме показали, что в условиях ионизационной нелинейности возможно образование плазменно-волноводных каналов, формирование которых осуществляется в основном полем плазменных волн и в которые захватываются излучаемые источником вистлеровские волны В результате проведенного моделирования была исследована структура и дисперсионные свойства, каналируемой в замагниченном плазменном волноводе собственной гибридной моды. Показано, что в формировании такой моды свистового диапазона частот участвуют и вихревые и квазипотенциальные волны. Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы. Для оценки величины коэффициента замедления р собственной моды, направляемой за-магниченным плазменным волноводом, можно ограничиться двухступенчатым профилем распределения плотности в поперечном сечении волновода. Однако более детальный расчет структуры полей собственной моды неоднородного волновода необходим для правильного конструирования и расчета эффективных систем ввода электромагнитной энергии свистового диапазона частот в плазму замагниченных волноводов.

В зависимости от величины плотности плазмы вихревую составляющую гибридной моды определяют либо комплексные волны, либо вистлеры, либо истинно поверхностные волны. При наличии продольной неоднородности плазмы в канале поперечная структура распространяющейся моды испытывает видоизменения, обусловленные изменениями величины и зависимости от радиуса поперечных волновых чисел. Определено столкновительное затухание осесимметричной гибридной моды свистового диапазона частот в волноводе с заданным профилем плотности плазмы. Затухание оказалось близким к измеренному ослаблению волнового поля в экспериментах по ионизационному са

114 моканалированию вистлеров в замагниченной фоновой плазме. Для технологических приложений может оказаться важным эффект "вытеснения" сильного поля из центрального канала в боковую периферийную область волновода при возрастании плотности плазмы на его оси. Из-за этого эффекта в разрядах "ге-ликонного" типа, по-видимому, невозможно получить очень узкий {а « Ъ « X) канал плотной и горячей плазмы в сравнительно холодной и разреженной фоновой оболочке [122], так как увеличение амплитуды формирующего канал сигнала приведет к расширению канала и выравниванию поперечного распределения плазмы.

Полученные результаты позволяют объяснить эффект обужения разрядного канала, формируемого в свистовом диапазоне частот волновым пучком, при удалении от ВЧ источника в нарастающем вдоль продольной оси канала магнитном поле. Обужение обусловлено особенностями дисперсионных характеристик волновых полей, формирующих разрядный канал. Обсуждаемый эффект представляет новые возможности для получения стационарной, плотной, оторванной от стенок разрядной камеры плазмы с помощью сравнительно маломощных ВЧ источников и для формирования плазменных резонаторов маг-нитосферного типа [123], в которых распределение величины магнитного поля Во, плотности плазмы и радиуса плазменного канала вдоль его оси подобно распределению указанных параметров в магнитосферном резонаторе с дак-том повышенной плотности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ зультаты:

2. Предложена теоретическая модель, позволяющая исследовать многопучковое самоканалирование плазменных волн. Определено значение бифуркационной точки, определяющее переход от односолитонного решения к многосолитонному.

3. Экспериментально исследован эффект ионизационного самоканалирова-ния волновых полей свистового диапазона частот с образованием разрядного канала в фоновой слабоионизованной плазме.

4. Построена численная модель неоднородного волновода в ограниченной фоновой плазменной оболочке, объясняющая особенности наблюдаемого явления. Установлено, что в формировании такой моды участвуют и вихревые (волны с комплексно сопряженными поперечными волновыми числами, вистлеры, истинно поверхностные волны), и квазипотенциальные волны. На основании выполненных расчетов показано, что наблюдаемая в эксперименте по ионизационному самоканалированию собственная мода является гибридной.

5. Показано, что учет неоднородности распределения плазмы поперек внешнего магнитного поля приводит к существенным изменениям дисперсионных характеристик основной осесимметричной моды, направляемой дак-том с повышенной плотностью. Изменения дисперсионных кривых определяются величиной неоднородности канала и отношением плазменной частоты электронов на оси и границе канала к гирочастоте электронов.

6. Показано, что дисперсионные кривые высших симметричных мод не зависят от параметра неоднородности, а как и в случае однородных волноводов, определяются отношением (£>ре тах / соВе- Все высшие симметричные моды имеют два характерных интервала частот, соответствующих областям прямой и обратной дисперсии.

7. Установлено влияние поперечной неоднородности плазменных волноводов на структуры полей каналируемых волн. В узких волноводах (Ь < Ао) в случае слабых магнитных полей при любом значении параметра неоднородности вклад вистлеров (геликонов) в формировании поля основной собственной моды незначителен. Внутри волновода поле моды формируется либо полем поверхностных волн, либо волн с комплексно-сопряженными поперечными волновыми числами, снаружи волновода -полем поверхностных волн. И только в резонансной области (е ~ 0) велик вклад поля плазменных волн. Максимальные значения волновых полей локализованы либо в области верхнегибридного резонанса, либо в приграничном слое волновода. Показано, что в случае сильного магнитного поля поле основной моды локализовано в приосевой части неоднородного волновода и вклад плазменных волн в поле основной моды велик всюду, где концентрация плазмы больше критической.

8. Предложено объяснение обужения разрядного канала, формируемого в результате ионизационного самоканалирования волнового пучка в нарастающем продольном магнитном поле. Обнаружена возможность управления в широких пределах параметрами формируемого плазменно-волнового канала (дисперсионными характеристиками и структурой полей) путем изменения магнитного поля в заданной области пространства.

9. Получен патент на "Устройство для возбуждения волн в плазменном столбе". Данное устройство позволило равномерно распределить синфазное и симметричное возбуждение квазипотенциальных волн по большой поверхности разрядной камеры.

В научном плане результаты, полученные в работе, дают основу для более глубокого понимания особенностей нелинейного взаимодействия мощного электромагнитного излучения с магнитоактивной плазмой, условий и механизмов формирования вытянутых вдоль магнитного поля неоднородностей - дак-тов плотностей. Полученные результаты могут быть использованы для объяснения результатов лабораторных и ионосферных экспериментов по возбуждению и распространению свистовых волн при наличии замагниченных неоднородных плазменных каналов.

Теоретический анализ дисперсионных кривых, полученных с учетом неоднородности концентрации плазмы, определяет диагностические признаки, наиболее легко регистрируемые в эксперименте, что позволяет их использовать для диагностики плазмы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Вдовиченко, Ирина Анатольевна, 2011 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Гинзбург B.JI. Распространение электромагнитных волн в плазме // М.: Наука, 1967.

2. Гуревич A.B., Шварцбург А.Б. Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере // М.: Наука, 1973.

3. Гинзбург B.JI. К теории люксембург-горьковского эффекта // Изв. АН СССР. Сер. Физическая. 1948. Т. 12, № 3. С. 293-309.

4. Гапонов, A.B., Миллер М.А. О потенциальных ямах для заряженных частиц в высокочастотном электромагнитном поле // ЖЭТФ. 1958. Т. 34, № 1. С. 242-243.

5. Гинзбург B.JI., Гуревич А.В Нелинейные явления в плазме, находящейся в переменном электромагнитном поле // УФН. 1960. Т. 70, № 2. С. 201246.

6. Цытович В.Н. Нелинейные эффекты в плазме / В.Н. Цытович. - M.: Наука, 1967.-287 с.

7. Силин В.П. Параметрическое воздействие излучения большой мощности на плазму // М.: Наука, 1973. - 286 с.

8. Власов С.Н., Т аланов В.И. Самофокусировка волн // Н.Новгород: Институт прикладной физики РАН, 1997.

9. Марков Г.А., Миронов В. А., Сергеев A.M. О самоканализации плазменных волн в магнитном поле // Письма в ЖЭТФ. 1979. Т.29, вып.11. С.672

10. Голубятников Г.Ю., Егоров C.B., Костров A.B., Миронов В. А., Чугу-новЮ.В. Исследование пространственной динамики нагрева и термодиффузии плазмы // Физика плазмы. 1988. Т.14, В.4. С.48

11. Голубятников Г.Ю., Егоров C.B., Костров A.B., Миронов Е.А., Чугунов Ю.В. Захват квазиэлектростатических волн в тепловой канал, образован-

12.

13.

14.

15.

16,

17,

18

19

20

21

22

23

24

ный ближним полем магнитной антенны в замагниченной плазме // ЖЭТФ. 1989. Т. 96, вып. 6(12). С. 2009-2017.

Helliwell R.A. Whistlers and related ionospheric phenomena. Stanford: Stanford University Press, 1965. 365 p.

Helliwell R.A. 40 years of wistlers // Modern Radio Science 1993 / Ed. by H.

Matsumoto. New York: Oxford University Press, 1993. P. 189

Sazhin S., Hayakawa M., Bullough K. // Ann. Geophys. 1992. V. 10. P. 293

Ferencz Cs., Ferencz O.E., Hamar D., Lichtenberger J. Whistler phenomena:

short impulse propagation. Dodrecht: Kluwer, 2001. 260 p.

Boswell R.W., Chen F. F. Helicons - the early years // IEEE Trans. Plasma Sci.

1997. V. 25, No. 6. P. 1229-1244.

Chen F. F., Boswell R.W. Helicons-the past decade // IEEE Trans. Plasma Sci. 1997. V. 25, No. 6. P. 1245-1257.

Fischer В., Kraemer M., Enk Th. Helicon wave coupling to a finite plasma column // Plasma Phys. Control. Fusion. 1994. V. 36, No. 12. P. 2003 Fisch N.J., Pax J.M. Current drive by lower hybrid waves in the presence of energetic alpha particles // Nuclear Fusion. 1992. V.32, No. 4. P.549. Т.К. Mau, and the ARIES Team. The Current Drive and Heating Systems for the ARIES-RS Tokamak Power Plant // Proc. of the 17th IEEE/NPSS Symp. on Fusion Engineering. 1997. V. 1. P.425.

Мареев E.A., Чугунов Ю.В. Антенны в плазме. Нижний Новгород: ИПФ АН СССР, 1991.232 с.

Chugunov Yu. V., Markov G.A. // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2001. V. 63, No. 17. P. 1775.

Kondrat'ev I.G., Kudrin A. V., Zaboronkona Т. M. Electrodynamics of density ducts in magnetized plasmas. Amsterdam: Gordon and Breach, 1999. 288 p. Кондратенко A.H. Плазменные волноводы. M.: Атомиздат, 1976.

25. Кузелев М.В., Рухадзе A.A., Стрелков П.С. Плазменная релятивистская СВЧ-электроника. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. 544 с.

26. Вдовиченко И.А., Марков Г.А. О дисперсионных свойствах и структуре полей собственных мод неоднородных замагниченных плазменных волноводов // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2006. Т. 49, № 7. С. 607.

27. Карпман В.И., Кауфман Р.Ф. Об особенностях распространения свистовых волн в магнитосферных дактах в приэкваториальной области. I. Дак-ты с повышенной плотностью // Геомагнетизм и аэрономия. 1983. Т. 23. № 3. С. 451-457.

28. Карпман В.И., Кауфман Р.Ф. Об особенностях распространения свистовых волн в магнитосферных дактах в приэкваториальной области. И. Дак-ты с пониженной плотностью // Геомагнетизм и аэрономия. 1983. Т. 23. №5. С. 791-796.

29. Агафонов Ю.Н., Бабаев А.П., Бажанов B.C. и др. Плазменно-волновой разряд а ионосфере Земли // Письма в ЖТФ. 1989. Т. 15, вып. 17, с. 1-5.

30. Агафонов Ю.Н., Бажанов B.C., Гальперин Ю.И. и др. НЧ-возмущения в ионосферной плазме, стимулированные бортовым ВЧ-источником // Письма в ЖТФ. 1990. Т. 16, вып. 16, с. 65-70.

31. Молчанов O.A. Нелинейные эффекты воздействия мощных ОНЧ-волн на магнитосферно-ионосферную плазму // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1977. Т. 20, № 12. С. 1763-1772.

32. Александров А.Ф., Бугров Г.Э., ВавилинК.В. и др. // Физика плазмы. 2004. Т. 30, № 5. С. 434.

33. Ямпольский Ю.М. // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1989. Т. 32, № 4. С. 519.

34. Шамрай К.П. Коллективные механизмы поглощения ВЧ-мощности в ге-ликонных источниках плазмы // Физика плазмы. 1999. Т. 25, № 11. С. 934940.

35. Кузелев М.В., Романов P.B., РухадзеА.А. К теории медленных волн в волноводах с поперечно-неоднородной плазмой // Физика плазмы. 2005. Т. 31, №2. С. 172-191.

36. Bamber J.F., Gekelman W., Maggs J.E. Whistler Wave Mode Conversion to Lower Hybrid Waves at a Density Striation // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 73, No. 22. P. 2990-2993.

37. Тимофеев A.B. // Физика плазмы. 2003. Т. 29, № 8. С. 742.

38. Архипенко В.И., Будников В.Н., Гусаков Е.З. и др. // Письма в ЖЭТФ. 1994. Т. 59, № 6. С. 393.

39. Эллис В., Буксбаум С., Берс А. Волны в анизотропной плазме. М.: Атом-издат, 1966. 311 с.

40. Александров А.Ф., Богданкевич Л.С., Рухадзе A.A. Основы электродинамики плазмы. М.: Высшая школа, 1988. 424 с.

41. Гершман Б.Н., Ерухимов JI.M., Яшин Ю.Я. Волновые явления в ионосфере и космической плазме. М.: Наука, 1984. 392 с.

42. Заборонкова Т.М., Кудрин A.B., Марков Г.А. Волны свистового диапазона, направляемые каналами с повышенной плотностью плазмы // Физика плазмы. 1993. Т. 19, вып. 6. С. 769-780.

43. Кауфман Р.Н., Рябова H.A. Свистовые волны в плазменных волноводах // Исследование структуры и волновых свойств оклоземной плазмы. М.: ИЗМИРАН, 1980, с. 97-112.

44. Бодров С.Б., Марков Г.А. Диагностика замагниченной плазмы полем поверхностных волн, направляемых разрядным каналом // Физика плазмы. 2002. Т. 28, № 12. С. 1077-1085.

45. Заборонкова Т.М., Кудрин A.B., Лях Н.Ю., Попова Л.Л. Распространение несимметричных волн свистового диапазона в цилиндрических дактах

повышенной плотности // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2002. Т. 45, № 10. С. 837.

46. Неганов В.А., Раевский С.Б., Яровой Г.П. Линейная макроскопическая электродинамика. Т. 2. М.: Радио и связь, 2001. 575 с.

47. Вдовиченко И.А., Марков Г.А. Особенности дисперсионных характеристик неоднородных плазменных волноводов в продольном магнитном поле // Известия вузов. Радиофизика. 2008. Т. 51, № 5. С. 434-445.

48. Абрамович М., СтиганИ. Справочник по специальным функциям. М.: Наука, 1979. 832 с.

49. Кузнецов Д.С. Специальные функции. М.: Высшая школа, 1965. 423 с.

50. Марков Г.А., Миронов В.А., Вдовиченко И.А. Ионизационная самоканализация вистлеров в плазме // Письма в ЖЭТФ. 1986. Т. 44, № 5. С. 216218.

51. БахаревП.В., Заборонкова Т.М., Кудрин A.B., КраффтК. волны свистового диапазона, направляемые дактами с пониженной плотностью в маг-нитоактивной плазме // Физика плазмы. 2010. Т. 36, № 11. С. 979-990.

52. Агранович В.М., Гартштейн Ю.Н. пространственная дисперсия и отрицательное преломление света //УФН. 2006. Т. 176, № 10. С. 1051-1068.

53. Марков Г.А., Рябов А.О. Волновая диагностика плазмы разрядного канала. Практикум. Нижний Новгород: ННГУ, 2011. 17 с.

54. Fisher R.K., Gould R.W. Resonance cones in the field pattern of a short antenna in an anisotropic plasma // Phys. Rev. Lett. 1969. V. 22, No. 21. P. 10931095.

55. Андронов A.A., Чугунов Ю.В. Квазистационарные электрические поля источников в разреженной плазме // Успехи физических наук. 1975. Т. 116, № 1.С. 79-113.

56. Fisher R.K., Gould R.W. Resonance cone structure in warm anisotropic plasma // Phys. Lett. 1970. V. A31, No. 5. P. 235-236.

57. Briggs R.J., Parker R.R. Transport of RF energy to the lower hybrid resonance in an inhomogeneous plasma // Phys. Rev. Lett. 1972. V. 29, No. 13. P. 852855.

58. Hook W.M., Bernabei S. Direct observation of waves propagating near the lower-hybrid-resonance frequency // Phys. Rev. Lett. 1972. V. 28, No. 7. P. 407-410.

59. Gelekman W., Stenzel R.L. Particle and wave dynamics in a magnetized plasma subject to high да pressure // Phys. Fluids. 1977. V. 20, No. 25. P. 13161324.

60. Colestock P.L., Getty W.D. Wave and particle measurements near перу low-hybrid frequency // Plasma Phys. 1977. V. 19, No. 1-5. P. 455-465.

61. Lenne В., Greene G.J., Gould R.W. Focusing resonance cones // Phys. Fluids. 1972. V. 21, No. 7. P. 1116-1119.

62. Helliwell R.A. Whistlers and related ionospheric phenomena. Stanford Univ. Press, 1965. P. 65.

63. Washimi H. Wave-trapping in inhomogeneous magnetoplasma // J. Phys. Soc. Japan. 1976. V. 41, No. 6. P. 2098-2104.

64. Гольдберг B.H., Мареев E.A., Угриновский B.A., Чугунов Ю.В. О нелинейной модификации поля стороннего источника в разреженной замагни-ченной плазме // ЖЭТФ. 1986. Т. 90, № 6. С. 2013-2022.

65. MusilJ., ZacekF., Buildup of a narrow plasma channel by microwaves // Czech. J. Phys. 1972. V. B22,No. 11. P. 1108-1112.

66. Архипенко В.И., Будников B.H., Обухов A.A. Поглощение СВЧ волн плазмой в магнитном поле при существенном влиянии продольной неоднородности // ЖТФ. 1973. Т. 43, № 1. С. 113-.

67. StenzelR.L. Filamentation instability of a large amplitude whistler wave // Phys. Fluids. 1976. V. 19, No. 6. P. 865-871.

68. Sugai H., Maruyama M., Sato M., Takeda S. whistler wave ducting caused antenna actions // Phys. Fluids. 1978. V. 21, No. 4. P. 690-694.

69. Spatschek K.M., Shukla P.K., Ju M.J. Filamentation of lower-hybrid cone // Nuclear Phys. 1978. V. 18, No. 2. P. 290-293.

70. Messiaen A.M., Vandenplas P.E. Nonlinear resonance effect at high power in a cylindrical plasma // Phys. Lett. 1967. V. 25A, No. 4. P. 339-341.

71. HsuanH.G., AjmeraR.C., LongrenK.E. The nonlinear effect of altering the zeroth order density distribution of a plasma // Appl. Phys. Lett. 1967. V. 11, No. 9. P. 277-279.

72. Gregory B.C., Mourier G. Nonlinear effects in the dipole resonance of a plasma column at higher r.-t. Power // Canad. J. Phys. 1967. V. 45, No. 11. P. 3649-3662.

73. Markov G.A., Mironov Y.A., Sergeev A.M. Self-trapping of lower hybrid waves of the breakdown of gas // Jour, de Physique. 1979. V. 40, col. 7. P. 639640.

74. Марков Г.А., Миронов B.A., Сергеев A.M. Фокусировка и каналирование нижнегибридных волн и плазмы при ВЧ пробое газа // Физика плазмы. 1980. Т. 6, № 3. С. 670-675.

75. Марков Г.А., Миронов В.А., Сергеев A.M., Соколова И.А. Многопучковая самоканализация плазменных волн // ЖЭТФ. 1981. Т. 80, №6. С. 2264-2271.

76. Markov G.A., Mironov V.A., Sergeev A.M., Sokolova I.A. Multifilament self-ducting in plasma waves in HF discharge in magnetic field // Proc. of the XV International Conference on Phenomena in ionized Gases. Minsk, 1981, Pt. 1. P. 163-164.

77. Марков Г.А., Миронов В.А., Сергеев A.M. Экспериментальное исследование структуры разряда в нижнегибридном диапазоне частот // Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по физике высокотемпературной плазмы. Киев, 1979. Т. 2. С. 413.

78. Архипенко В.И., Будников В.Н., Романчук И.А., Симончик JI.B. Исследование поглощения СВЧ волн плазмой в окрестности фокуса // Физика плазмы. 1981. Т. 7, № 2. С. 396-404.

79. Литвак А.Г. К вопросу о самофокусировке электромагнитных волн в анизотропных средах // Изв. вузов. Радиофизика. 1966. Т. 9, № 3. С. 629-631.

80. Пирс У.Д. Расчет распределения по радиусу фотонных излучателей в симметричных источниках // Получение и исследование высокотемпературной плазмы. М.: Иностранная литература, 1962. 335 с.

81. Wilson J.R., Wong K.L. Nonlinear converging resonance cones // Phys. Fluids. 1980. V. 23, No. 3. P. 566-572.

82. Петвиашвили В.И. Образование трехмерных ленгмюровских солитонов под действием мощной радиоволны в ионосфере // Физика плазмы. 1976. Т. 2, № 3. С. 450-454.

83. Active experiments in Space // Proc. of an International symposium held of Alpbach, Austria, 24-28 May, 1983. 375 p.

84. Тепловые нелинейные явления в плазме. Горький: ИПФ РАН СССР, 1979. 220 с.

85. Труды IV Международного симпозиума по физике ионосферы и магнитосферы Земли и солнечного ветра. Львов, 1983. Ротапринт ИКИ АН СССР. 82 с.

86. Раппопорт В.О., Фролов В.Л., Комраков Г.П., Марков Г.А., Белов A.C., Парро М., Рош Ж.Л. Некоторые результаты измерений электромагнитных и плазменных возмущений, индуцируемых во внешней ионосфере мощ-

ным KB радиоизлучением стенда Сура // Изв. вузов. Радиофизика. 2007. Т. 50, №8. С. 709-721.

87. Белов A.C., Марков Г.А. Вынужденное ионизационное рассеяние волнового пучка, формирующего разрядный канал в пробочной магнитной ловушке // Физика плазмы. 2008. Т. 34, № 3. С. 252-256.

88. Фролов В.Л., Раппопорт В.О., Комраков Г.П., Белов A.C., Марков Г.А., Парро М., Рош Ж.Л., Мишин Е.В. Создание дактов плотности при нагреве ионосферы Земли мощным коротковолновым излучением // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 88, № 12. С. 908-913.

89. Еськин В.А., Заборонкова Т.М., Кудрин A.B. Волны свистового диапазона, направляемые дактами с повышенной плотностью в столкновительной магнитоактивной плазме // Изв. вузов. Радиофизика. 2008. Т. 51, № 3. С. 31-49.

90. Еськин В.А., Кудрин A.B. Распространение волн свистового диапазона в плазменных каналах геликонных разрядов // Труды Девятой научной конференции по радиофизике, 7 мая 2005 г. / Ред. A.B. Якимов. Н. Новгород: ТАЛАМ, 2005. С. 32-33.

91. Марков Г.А., Попова Л.Л., ЧугуновЮ.В. Моделирование нелинейного воздействия пучка плазменных волн на ионосферную плазму // письма в ЖТФ. 1985. Т. 11, вып. 23. С. 1465-1470.

92. Мареев Е.А., Чугунов Ю.В. О возбуждении плазменного резонанса сторонним источником в магнитоактивной плазме // Изв. вузов. Радиофизика. 1987. Т. 30, № 9. С. 1073-1078.

93. Арманд H.A., Семенов Ю.П., ЧертокГ.Е. и др. Экспериментальное исследование в атмосфере Земли излучения рамочной антенны в диапазоне СВЧ , установленной на орбитальном комплексе «Мир-Прогресс-28- Со-юз-ТМ2» // Радиотехника и электроника. 1988. Т. 33, № 11. С. 2225-2234.

94. Марков Г.А., Вдовиченко И.А. О дисперсионных свойствах и структуре полей собственных мод неоднородных замагниченных плазменных волноводов // Труды Девятой научной конференции по радиофизике. 7 мая 2005 г./Ред. A.B. Якимов. Н. Новгород: ТАЛАМ, 2005. С. 25-26."

95. Марков Г.А., Вдовиченко И.А. О дисперсионных свойствах и структуре полей собственных мод неоднородных замагниченных плазменных волноводов // Третья международная научная конференция «Фундаментальные проблемы физики». Казань, 2005. С. 114.

96. Вдовиченко И.А. Исследование собственных мод неоднородных замагниченных плазменных волноводов // Тезисы докладов IV Международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов». Б. Болдино, 2005 г. С. 54.

97. Доброхотов В.В., Люкшин Н.М., Марков Г.А., Чугунов Ю.В. Генерация низкочастотных излучений неравновесной плазмой ВЧ-разряда в линейной магнитной ловушке // Физика плазмы. 2005. Т. 31, № 8. С. 646-651.

98. Белов A.C., Марков Г.А., Попова Л.Л., Чугунов Ю.В. Генерация электромагнитных колебаний на частотах нижнегибридного и баунс резонанса в пробочных магнитных ловушках (лабораторные и ракетные эксперименты) // Геомагнетизм и аэрономия. 2009. Т. 49, № 2. С. 199-208.

99. Belov A.S., Chugunov V.Yu., Markov G.A., PopovaL.L. 13th International Congress on Plasma Physics: proceedings (Kiev, 22-26 May 2006). Kiev, 2006. P. 159.

100. Марков Г.А., Белов A.C. Демонстрация нелинейных волновых явлений в плазме лабораторной модели ионосферно-магнитосферного дакта плотности // Успехи физических наук. 2010. Т. 180, № 7. С. 735-744.

101. Костров A.B. Лабораторное моделирование активных плазменных экспериментов в ионосфере и магнитосфере Земли : дис. доктора физ.-мат.

наук: 01.04.08 / Костров Александр Владимирович. - Н.Новгород, 2001. -357 с.

102. Марков Г.А. Ионизационное самоканалирование электромагнитных полей : дис. ... доктора физ.-мат. наук: 01.04.08 / Марков Герман Анатольевич. - Горький, 1988. - 409 с.

103. Марков Г.А. Ионизационное самоканалирование модулированных плаз-менно-волновых пучков в магнитном поле // ЖЭТФ. 1998. Т. 113, В. 4. С. 1289-1298.

104. Козлов О.В. Электрический зонд в плазме / О.В. Козлов. - М.: Атомиз-дат, 1969.-291 с.

105. Ионов Н.И. Исследование газоразрядной и космической плазмы с помощью многоэлектродных зондов // ЖТФ. 1964. Т. 34, В. 5. С. 769-787.

106. Васьков, В.В., ГуревичА.В. Параметрическое возбуждение ленгмюров-ских колебаний в ионосфере в поле сильных радиоволн // Изв. вузов. Радиофизика. 1973. Т. 16, № 2. С. 188-198.

107. ВаськовВ.В., ГуревичА.В. Нелинейная резонансная неустойчивость плазмы в поле обыкновенной электромагнитной волны // ЖЭТФ. 1975. Т. 69, № 1.С. 176-178.

108. Васьков В.В. Самофокусировочная и резонансная неустойчивости в F-области ионосферы /В.В. Васьков, A.B. Гуревич // Тепловые нелинейные явления в плазме. - Горький: ИПФ АН СССР, 1979. -С. 81-138.

109. Карпман В.И., Кауфман Р.Н. Туннельная трансформация свистовых волн в неоднородной плазме // ЖЭТФ. 1981. Т. 80, № 5. С. 1845-1858.

110. Карпман В.И., Кауфман Р.Н. Утечка свистовых волн из плазменных волноводов // Письма в ЖЭТФ. 1981. Т. 33, № 5. С. 266-270.

111. ГуревичА.В., ШварцбургА.Б. Нелинейная теория распространения радиоволн в ионосфере. М.: Наука, 1973. 272 с.

112. Сул Г., Уокер JI. Вопросы волноводного распространения электромагнитных волн в гиротропных средах. М.: Издательство иностранной литературы, 1955.

113. Кондратенко А.Н. К кинетической теории поверхностных волн в плазменном цилиндрическом волноводе // ЖТФ. 1972. Т. 42, № 4. С. 742.

114. ГинцбургМ.А. Поверхностные волны на границе плазмы в магнитном поле // Труды ИЗМИРАН. М.: Из-во АН СССР, 1960. Т. 17, вып. 27. С. 208.

115. ВинниковаТ.Д., ГинцбургМ.А. Спектр поверхностных волн на границе вакуум-магнитоактивная плазма // ЖТФ. 1964. Т. 34, № 5. С. 818.

116. Степанов К.Н. О распространении поверхностных волн в магнитоактив-ной плазме //ЖТФ. 1965. Т. 35. № 8. С. 1349.

117. ПахомовВ.И., Степанов К.Н. Потенциальные поверхностные волны в магнитоактивной плазме // ЖТФ. 1967. Т. 37. № 8. С. 1393.

118. Гинзбург B.JL, Рухадзе A.A. Волны в магнитоактивной плазме. М.: Наука, 1970.

119. Коцаренко Н.Я., Федорченко A.M. О распространении поверхностных волн в магнитоактивной плазме // ЖТФ. 1969. Т. 39, № 6. С. 1132.

120. Белецкий И.И., Тетервов А.П., ЯковенкоВ.М. Непотенциальные поверх-носные волны в магнитоактивной плазме полупроводника // Физика и техника полупроводников. 1972. Т. 6, № 11. С. 2943.

121. Гильденбург В.Б. Неравновесный высокочастотный разряд в полях электромагнитных волн // Нелинейные волны. Распространение и взаимодействие. - М.: Наука, 1981.- С. 87-96.

122. Доброхотов В.В., Марков Г.А. Самофокусировка и каналирование волновых пучков в условиях ионизационной нелинейности в неоднородном магнитном поле // Изв. вузов. Радиофизика. 2003. Т. 46, № 5-6. С. 392406.

123. Водопьянов A.B., Голубев C.B., Демехов А.Г., Зорин В.Г., Манс-фельд Д.А., Разин C.B., Трахтенгерц В.Ю. Лабораторное моделирование нестационарных процессов в космических циклотронных мазерах: первые результаты и перспективы // Физика плазмы. 2005. Т. 31, №. 11. С. 9971008.

124. Марков Г.А., Вдовиченко И.А. Устройство для возбуждения медленных волн в плазменном столбе // Авторское свидетельство СССР №1099824. 1984.

125. Хуан Д.К. и др. О применении электромагнитных ВЧ волн в термоядерных установках с магнитным удержанием // ТИИЭР. 1981. Т. 69, №8. С. 189-202.

126. De Dionigi R., Fontanesi M., Sindoni E., Lusitano G. Large diameter rf plasma for pre-ionization in confinement devices // Appl. Phys. Lett. 1971. V. 19, No. l.P. 19-21.

Автор выражает глубокую благодарность своему учителю и наставнику Г.А. Маркову, под руководством которого были получены все результаты диссертации.

Автор искренне благодарен В.Ф.Бариновой за помощь в проведение численных расчетов.