Исследование характеристик потока плазмы при генерации геликонного разряда в мультикасповой магнитной ловушке
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2026-3-119-129Ключевые слова:
стационарный плазменный разряд, плазменный линейный мультикасп, геликонная антенна, электрический зонд, электронная температура плазмы, концентрация плазмыАннотация
В плазменной установке ПЛМ-М (плазменный линейный мультикасп) проведены экспериментальные исследования с целью определения режимов эффективной генерации и ускорения плазменных потоков с применением геликонной антенны для высокочастотного нагрева и ускорения плазмы. Для диагностики параметров плазмы использован электрический зонд Ленгмюра. Установлен диапазон рабочих давлений плазмообразующего газа, при котором максимальны параметры плазменного потока плазмы, включая концентрацию и число Маха. Получена зависимость числа Маха от давления плазмообразующего газа в различных режимах разряда. Измерена сила тяги потока плазмы, истекающего из области магнитного удержания в свободный вакуумный объем ресивера.
Библиографические ссылки
1. Ковальчук М.В., Ильгисонис В.И., Кулыгин В.М. Плазменные двигатели и будущее космонавтики // Природа. 2017. № 12. С. 33—44.
2. Andreescu A.-M.T. e. a. Development and Testing of a Helicon Plasma Thruster Based on a Magnetically Enhanced Inductively Coupled Plasma Reactor Operating in a Multi-mode Regime // Appl. Sci. 2024. V. 14(18). P. 8308.
3. Будаев В.П. и др. Испытания вольфрамовой облицовки дивертора в плазменной установке ПЛМ // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». 2024. Т. 47. № 2. С. 49—57.
4. Godyak V.A., Piejak R.B., Alexandrovich B.M. Probe Diagnostics of Non-Maxwellian Plasmas // J. Appl. Phys. 1993. V. 73(8). Pp. 3657—3663.
5. Godyak V.A., Demidov V.I. Probe Measurements of Electron-energy Distributions in Plasmas: What can We Measure and How can We Achieve Reliable Results? // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. V. 44(23). P. 233001.
6. Crowley B. e. a. Measurement of the Electron Energy Distribution Function by a Langmuir Probe in an ITER-like Hydrogen Negative Ion Source // Nuclear Fusion. 2006. V. 46(6). Pp. S307—S312.
7. Branner G.R., Friar E.M., Medicus G. Automatic Plotting Device for the Second Derivative of Langmuir Probe Curves // Rev. Sci. Instrum. 1963. V. 34(3). Pp. 231—237.
8. Demidov V.I., Ratynskaia S.V., Rypdal K. Electric Probes for Plasmas: the Link between Theory and Instrument // Rev. Sci. Instrum. 2002. V. 73(10). Pp. 3409—3439.
9. Magnus F., Gudmundsson J.T. Digital Smoothing of the Langmuir Probe I−V Characteristic // Rev. Sci. Instrum. 2008. V. 79(7). P. 073503.
10. Chen F.F. Helicon Discharges and Sources: a Review // Plasma Sources Sci. Technol. 2015. V. 24(1). P. 014001.
11. Кузьмин Е.И., Шиховцев И.В. Геликонный источник плотной плазмы для линейных плазменных установок // Физика плазмы. 2021. Т. 47. № 6. С. 507—517.
12. Zepp M., Granetzny M., Schmitz O. Density and Particle Sourcing Optimization in a Helicon Plasma Source Prototype for Wakefield Accelerator Applications // Phys. Plasmas. 2026. V. 33(1). P. 013506.
13. Inutake M. e. a. Development of Supersonic Plasma Flows by Use of a Magnetic Nozzle and an ICRF Heating // Proc. XII Intern. Congress Plasma Phys. Nice, 2004
---
Для цитирования: Чан К.В., Федорович С.Д., Будаев В.П., Кавыршин Д.И., Лукашевский М.В., Рогозин К.А., Голов Я.А., Лебединский Л.В., Гогинашвили А.Т. Исследование характеристик потока плазмы при генерации геликонного разряда в мультикасповой магнитной ловушке // Вестник МЭИ. 2026. № 3. С. 119—129. DOI: 10.24160/1993-6982-2026-3-119-129
---
Работа выполнена в рамках Госзадания № FSWF-2025-0001
#
1. Koval'chuk M.V., Il'gisonis V.I., Kulygin V.M. Plazmennye Dvigateli i Budushchee Kosmonavtiki. Priroda. 2017;12:33—44. (in Russian).
2. Andreescu A.-M.T. e. a. Development and Testing of a Helicon Plasma Thruster Based on a Magnetically Enhanced Inductively Coupled Plasma Reactor Operating in a Multi-mode Regime. Appl. Sci. 2024;14(18):8308.
3. Budaev V.P. i dr. Ispytaniya Vol'framovoy Oblitsovki Divertora v Plazmennoy Ustanovke PLM. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Termoyadernyy Sintez». 2024;47(2):49—57. (in Russian).
4. Godyak V.A., Piejak R.B., Alexandrovich B.M. Probe Diagnostics of Non-Maxwellian Plasmas. J. Appl. Phys. 1993;73(8):3657—3663.
5. Godyak V.A., Demidov V.I. Probe Measurements of Electron-energy Distributions in Plasmas: What can We Measure and How can We Achieve Reliable Results? J. Phys. D: Appl. Phys. 2011;44(23):233001.
6. Crowley B. e. a. Measurement of the Electron Energy Distribution Function by a Langmuir Probe in an ITER-like Hydrogen Negative Ion Source. Nuclear Fusion. 2006;46(6):S307—S312.
7. Branner G.R., Friar E.M., Medicus G. Automatic Plotting Device for the Second Derivative of Langmuir Probe Curves. Rev. Sci. Instrum. 1963;34(3):231—237.
8. Demidov V.I., Ratynskaia S.V., Rypdal K. Electric Probes for Plasmas: the Link between Theory and Instrument. Rev. Sci. Instrum. 2002;73(10):3409—3439.
9. Magnus F., Gudmundsson J.T. Digital Smoothing of the Langmuir Probe I−V Characteristic. Rev. Sci. Instrum. 2008;79(7):073503.
10. Chen F.F. Helicon Discharges and Sources: a Review. Plasma Sources Sci. Technol. 2015;24(1):014001.
11. Kuz'min E.I., Shihovtsev I.V. Gelikonnyy Istochnik Plotnoy Plazmy dlya Lineynyh Plazmennyh Ustanovok. Fizika Plazmy. 2021;47(6):507—517. (in Russian).
12. Zepp M., Granetzny M., Schmitz O. Density and Particle Sourcing Optimization in a Helicon Plasma Source Prototype for Wakefield Accelerator Applications. Phys. Plasmas. 2026;33(1):013506.
13. Inutake M. e. a. Development of Supersonic Plasma Flows by Use of a Magnetic Nozzle and an ICRF Heating. Proc. XII Intern. Congress Plasma Phys. Nice, 2004
---
For citation: Tran Q.V., Fedorovich S.D., Budaev V.P., Kavyrshin D.I., Lukashevsky M.V., Rogozin K.A., Golov Ya.A., Lebedinsky L.V., Goginashvili A.T. Investigation of Plasma Flow Characteristics during Helicon Discharge Generation in a Multicusp Magnetic Trap. Bulletin of MPEI. 2026;3:119—129. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2026-3-119-129
---
The Work was Carried Out as Part of State Task No. FSWF-2025-0001.
