Measurements of plasma density in URAGAN-3M torsatron using dual-polarization interferometry

Abstract

The basic idea of this work is simultaneous using of O- and X-modes for determination in torsatron not only average plasma density but density profile, too. The dual polarization interferometer was placed very close to E-E minor cross-section of U-3M torsatron. First measurements of phase shifts were made. The interpretation of obtained results is presented.

Интерферометрия с использованием обыкновенной волны хорошо известна и часто применяется в диагностике плазмы. В случае перпендикулярного распространения относительно удерживающего магнитного поля волновое число обыкновенной волны зависит только от плотности плазмы k₀ = ω√ε₃ / c, ε₃ = 1 - ω₂p / ω². Для обыкновенной волны набег фазы пропорционален средней плотности вдоль зондирующего луча для частот ω больших, чем плазменная частота ωp. Для необыкновенной волны при перпендикулярном зондировании набег фазы зависит от плотности плазмы и распределения удерживающего магнитного поля kx = ω√ε₁² − ε₂² / √ε₁c, ε₁ = 1 - ωp² / (ω² - ωc², ε₂ = ωp² ωc / ((ω² - ωc²) ω. При известном магнитном поле для установок типа торсатрон, измерение набега фазы необыкновенной волны дает дополнительную информацию о профиле плотности плазмы. Величина ¬n / n0 может характеризовать пикированность профиля, где n₀ − центральная плотность плазмы в малом сечении шнура. Мы предполагаем, что профиль плазмы монотонный. Двуполяризационный интерферометр был установлен очень близко к малому сечению Е-Е-торсатрона У-3М. Представлены первые результаты измерения и их интерпретация.

Інтерферометрія з використанням звичайної хвилі добре відома і часто використовується для діагностики плазми. Для випадку перпендикулярного поширення відносно утримуючого магнітного поля хвильове число звичайної хвилі залежить тільки від густни плазми k₀ = ω√ε₃ / c, ε₃ = 1 - ω₂p / ω². Для звичайної хвиі для частот ω , що значно більші за плазмову частоту ωp, набіг фази є пропорційним до середньої густини плазми вздовж променя, що зондує. Для незвичайної хвилі при перпендикулярному поширенні набіг фази залежить від густини плазми і розподілу магнітного поля, що утримує плазму, kx = ω√ε₁² − ε₂² / √ε₁c, ε₁ = 1 - ωp² / (ω² - ωc², ε₂ = ωp² ωc / ((ω² - ωc²) ω. Для установок типу торсатрон розподіл магнітного поля є відомим. Тому вимірювання набігу фази незвичайної хвилі дає додаткову інформацію що до профілю густини плазми. Величина ¬n / n₀ може характеризувати пікированість профілю. Тут n₀ – центральна густина плазми в малому перерізі. Ми припускаємо, що профіль плазми є монотонним. Двуполяризаційний інтерферометр було встановлено дуже близько до малого перерізу Е-Е-торсатрону У-3М. Наведено перші результати вимірювань та їх інтерпретацію.