Квазипериодический режим импульсных высыпаний энергичных электронов из магнитной ловушки

Обнаружен и объяснен квазипериодический режим импульсных высыпаний энергичных электронов из магнитной ловушки и синхронных с ними импульсов электромагнитного излучения, обусловленный релаксационно-колебательным развитием циклотронной неустойчивости в распадающейся плазме ЭЦР разряда.

Аннотация:
В работе на примере распадающейся плазмы ЭЦР разряда в прямой аксиально-симметричной магнитной ловушке, продемонстрирован новый режим работы циклотронного мазера. В условиях ЭЦР разряда реализуется плазма с двумя фракциями электронов – холодная плотная (Ne ~10¹³ см³, Te ~300 эВ) с изотропной функцией распределения по скоростям, и горячая, существенно менее плотная (Ne ~10¹⁰ см³ и Te ~10 кэВ) c сильно неравновесным распределением. Впервые на стадии распада плазмы экспериментально зарегистрированы, квазипериодические всплески СВЧ излучения плазмы (длительность импульса ~5 мкс, период ~100–200 мкс), сопровождаемые импульсными высыпаниями энергичных электронов из ловушки (энергия > 7 кэВ).

Теоретический анализ показал, что наблюдаемые выбросы частиц из ловушки могут быть интерпретированы как результат резонансного взаимодействия энергичных электронов с медленной необыкновенной волной, распространяющейся в разреженной плазме поперек внешнего магнитного поля. Механизм генерации последовательностей импульсных высыпаний на нелинейной стадии развития неустойчивости удалось объяснить в рамках самосогласованной модели циклотронного мазера, в котором превышение порога неустойчивости происходит за счет уменьшения потерь электромагнитной энергии, характерного для распада плазмы.

Авторы: А. В. Водопьянов, С. В. Голубев, А. Г. Демехов, В. Г. Зорин, Д. А. Мансфельд, С. В. Разин, А. Г. Шалашов (ИПФ РАН).