в. И. Демидов
Н. Б. Колоколов А. А. Кудрявцев
ЗОНДОВЫЕ
МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
низкотемпературной
плазмы
Предисловие
Метод электрических зондов традиционно является одним из
основных в диагностике плазмы. Метод был предложен в
работах Ленгмюра с сотр. (см. , например, [1]) и использовался
первоначально для диагностики плазмы низкого давления в
условиях, когда размер возмущенной области меньше длины
свободного пробега электронов и ионов. Далее эта теория
развивалась в работах Дрювестейна [2], который показал
возможность измерения функции распределения электронов по
скоростям зондовым методом. Важным достоинством метода зондов по сравнению с
другими экспериментальными методами является возможность
измерения локальных параметров плазмы. За время с 30-х до 80-х годов экспериментальная техника и
теория зондов были усовершенствованы многими
исследователями и обобщены в ряде обзоров и монографий [3-10]. Основное внимание в них уделялось определению таких параметров
плазмы, как концентрация и температура заряженных частиц. Информацию об этих параметрах можно получить из
анализа как электронной, так и ионной частей зондовой
характеристики. На практике необходимо иметь более детальную
информацию об электронном газе, поскольку он в значительной степени
определяет свойства плазмы в целом. Для этого требуется
знание функции распределения электронов (ФРЭ), которая может
быть получена только из анализа электронной части зондовой
характеристики. Изложение методов измерения ФРЭ в
известных руководствах [3-10] фактически ограничено
рассмотрением случая бесстолкновительной газоразрядной плазмы (ленг-
мюровский зонд), который имеет довольно узкую область
применимости по концентрации нейтрального газа па < 1017см_3 . За последние 10-15 лет достигнут значительный прогресс
как в теоретическом обосновании использования зондовых
методов в сложных условиях, так и в развитии новых
экспериментальных методик зондовых измерений в нестационарной,
неравновесной и неоднородной плазме. Получено много новых
экспериментальных данных из зондовых исследований
лабораторной и космической плазмы. Однако достигнутые результаты
не изложены последовательно в отдельном руководстве. В данной работе авторы стремились восполнить
существующий пробел в литературе и обобщить последние теоретические
и экспериментальные результаты в затронутой области,
уделив основное внимание исследованиям функции распределения
электронов. В значительной части книга основывается на материалах
оригинальных исследований, выполненных при участии
авторов в лаборатории физики плазмы физического факультета
Ленинградского (Санкт-Петербургского) государственного
университета (СПбГУ). Авторы признательны сотрудникам и аспирантам СПГУ, в
соавторстве с которыми были выполнены и опубликованы
работы, составившие основу монографии, - А. Б. Благоеву,
Б.
П. Лаврову- П. М. Праматарову, И. Ю. Баранову, О. Г. Торонову,
Н. А. Горбунову, В. А. Романенко, Н. А. Хромову, Р. Р. Арсланбекову. Авторы искренне благодарны, Б. М. Смирнову и Л. Д. Цен-
дину за полезные обсуждения, стимулировавшие работу над
книгой; Е. А. Кралькиной за плодотворное участие в работах
по применению методов регуляризации в зондовых
исследованиях.