Патент ссср 277942

Союз Советских

Сацизлистичесних

Респтблии

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 22.VII.1968 (№ 1257935/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 28.Х.1971. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 17.1.1972

МПК Н 05h 1/00

G 0ln 15/00

Кохтитет по пелли изобретений н отнрытнй прн Совете Министров

СССР

УДК 533.9.08 (088.8) Автор изобретения

1 г 1ой

Д. П. Лукьянов

Заявитель

ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ЭЛЕКТРОНОВ В ПЛАЗМЕ

Изобретение относится с диагностическим устройствам для исследования плазмы с помощью СВЧ-колебаний.

Известные СВЧ-устройства для определения концентрации заряженных частиц используют фазовые методы, При этом затрудняется непосредственное применение вычислительной техники для оценки результатов измерений, так как с выхода измеряемого устройства сигнал поступает в аналоговой форме. Кроме того, чувствительность фазовых методов оказывается в ряде случаев недостаточной, а устройства для измерения концентрации заряженных частиц черезвычайно сложными.

С целью повышения чувствительности и быстродействия измерений концентрации заряженных частиц в предлагаемом измерителе генератор выполнен с кольцевым резонатором для возбуждения встречно бегущих электромагнитных волн, волноводный тракт подключен к резонатору с помощью двух встречно направленных ответвителей, а регистрирующее устройство содержит датчик биений встречно бегущих волн.

С целью повышения стабильности колебаний, генераторы снабжены двумя платинотронами, между которыми расположен невзаимный фазосдвигающий элемент.

На чертеже представлена блок-схема устройства, содержащая платинотроны 1, 2, невзаимное фазосдвигающее устройство 8, измеритель 4 биений волн, ответвители 5, б, венти„ли 7, 8, сосуд 9 для плазмы.

В кольцевом генераторе, в состав которого

5 входят платинотроны 1, 2, невзаимное фазосдвигающее устройство 8 и цепь обратной связи, охватывающая платинотроны, устанавливается режим генерации двух встречно бегущих волн (левой и правой); частота re10 нерации каждой волны определяется электрической длиной петли обратной связи и величиной невзаимного фазового сдвига Л<р.

С помощью направленного ответвителя б часть мощности одной из бегущих волн, на15 пример правой, ответвляется и проходит через исследуемую среду с неизвестной концентрацией заряженных частиц. В этой среде волна приобретает дополнительный фазовый сдвиг, пропорциональный концентрации заря20 женных частиц.

Пройдя через исследуемую среду, правобегущая волна вновь поступает в кольцевой генератор и вызывает сдвиг частоты правобегущей волны на величину, пропорциональную

25 концентрации заряженных частиц.

Коэффициент преломления для среды с концентрацией заряженных частиц А описывается выражением

2-,ДРИ п=1

30 7йя

277942

AF = — Ли/, L

Предмет изобретения

Составитель Б. Кононов

Техред Е. Борисова

Редактор Т. Орловская

Корректоры: Л, Царькова и Н. Шевченко

Заказ 3798/12 Изд. № 1725 Тираж 473 Подписное

ЦНИИГ1И Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 где е — заряд частиц, Л вЂ” концентрация, т — масса частицы, со — частота сигнала.

Если через исследуемую среду, длина которой равна t, проходит вся мощность правобегущей волны, величина частотного сдвига будет где Z — длина кольца обратной связи, f — частота зондирующего сигнала.

Если принять — =0,2, Г=10ш ги и Кармин=

=1гц, то можно измерить показатели преломления Лп порядка 5.(10 †: 9), что соответствует минимально обнаружимой электронной концентрации N=1,3 10 смз.

Поскольку изменяется частота одной волны, например правобегущей, то, подав колебания встречных волн на нелинейный элемент, например смеситель, можно выделить сигнал биений разностной частоты, по которой оценивается величина показателя преломления, а по показателю преломления — концентрация заряженных частиц исследуемой среды.

Получение информации о концентрации заряженных частиц в частотной форме облегчает введение результатов измерений непосредственно на ЦВМ.

Следует отметить, что цепь обратной связи для левой и правой волн почти одинакова, поэтому дестабилизирующие факторы одинаково влияют на частоту левой и правой вол. ны и не изменяют разностную частоту.

1. Измеритель концентрации электронов в плазме, содержащий генератор СВЧ-колебаний, волноводный тракт, в котором помещен сосуд для плазмы и регистрирующее устрой15 ство, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия измерений, генератор выполнен с кольцевым резонатором для возбуждения встречно бегущих электромагнитных волн, волноводный тракт

20 подключен к резонатору с помощью двух встречно направленных ответвителей, а регистрирующее устройство содержит датчик биений встречно бегущих волн.

2. Измеритель концентрации по п. 1, отли 2S чающийся тем, что, с целью повышения стабильности колебаний, в генераторе установлены два платинотрона, между которыми расположен невзаимный фазосдвигающий элемент.