Электростатические колебания в неоднородных плазменных системах с замкнутым дрейфом электронов

Исследованы плазменные системы с замкнутым дрейфом электронов (СЗДЭ), используемые для создания направленных ускоренных потоков заряженных частиц и плазмы. К таким системам относятся разряды Пеннинга, магнетронные разряды, стационарные плазменные двигатели (СПД), ионные источники с замкнутым дрейфом электронов и т.п. Задачей работы является определение условий развития градиентной неустойчивости длинноволновых электростатических колебаний неоднородной плазмы в скрещенных электрическом и магнитном полях с целью объяснения явления формирования крупномасштабных азимутальных структур, наблюдаемых в СЗДЭ. Динамика неоднородной плазмы в скрещенных полях в работе описывается в рамках двужидкостной гидродинамической модели. Устойчивость системы по отношению к электростатическим возмущениям исследуется при помощи стандартных методов анализа собственных колебаний плазмы. Для отыскания собственных функций и собственных частот глобальных мод применяется авторский код. В результате выполненной расчетно-теоретической работы предложена модель, описывающая возникновение крупномасштабных азимутальных структур в прианодной части ускоряющего канала СПД как результат развития градиентной неустойчивости плазмы. Впервые показано, что на линейной стадии развития градиентной неустойчивости плазмы с поперечным током электронов происходит формирование биений между наиболее неустойчивыми глобальными модами, параметры которых совпадают с волновыми характеристиками крупномасштабных азимутальных структур. Результаты работы могут быть использованы для интерпретации экспериментально наблюдаемых осцилляций разряда в СЗДЭ и разработки методик контроля таких осцилляций.