Radiofrequency Diagnostic of the Decaying Plasma in the “Gigantic” Coaxial Line at the Large Plasma Device

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

At the large-scale Krot facility (Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences), a new device was developed for laboratory simulations of the effects of the interaction of ultrawideband electromagnetic pulses with the partially ionized atmosphere and ionosphere: the “gigantic” coaxial line with a length of 10 m and diameter of 1.4 m that is filled by the decaying plasma of the inductive discharge. Two radiofrequency methods of wave diagnostics used in the device are described, the cutoff method and the wave interferometer, which can be used to determine the electron density of the plasma in the line in a wide range of values, Ne = 107–1011 cm–3. The measurement results are compared with the values obtained by the contact diagnostic, a probe with a microwave resonator. The interferometric method is implemented taking into account the nonuniform distribution of plasma density both along and across the transmission line, which, in the working range of pulsed and continuous diagnostic signals, is an oversized waveguide. The specific features of application and the limitations of the contact (probe) and contactless (wave) methods of diagnostics are discussed, taking into account the nonuniform plasma distribution in the coaxial line and the specific features of its construction.

About the authors

I. Yu. Zudin

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: zudiniy@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603950

V. V. Kochedykov

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: v.kochedykov@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603950

M. E. Gushchin

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: zudiniy@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603950

A. V. Strikovskiy

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: zudiniy@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603950

S. V. Korobkov

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: zudiniy@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603950

A. N. Katkov

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: zudiniy@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603950

I. A. Petrova

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: zudiniy@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603950

I. M. Vershinin

Gaponov-Grekhov Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences

Email: zudiniy@ipfran.ru
Russian Federation, Nizhny Novgorod, 603950

References

  1. Зворыкин В.Д., Левченко А. О., Устиновский Н. Н., Сметанин И. В. // Письма ЖЭТФ. 2010. Т. 91. С. 244. doi: 10.1134/S002136401005005X.
  2. Москвитина Ю.К., Загинайлов Г. И., Ткаченко В. И. // ЖТФ. 2014. Т. 84. С. 119.
  3. Андреев С.Е., Богданкевич И. Л., Гусейн-Заде Н.Г., Ульянов Д. К. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 165. doi: 10.31857/S0367292122600789.
  4. Карташов И.Н., Кузелев М. В. // ЖЭТФ. 2022. Т. 161. С. 281. doi: 10.31857/S0044451022020134.
  5. Cao Y., Leopold J. G., Bliokh Yu.P., Leibovitch G., Krasik Ya.E. // Phys. Plasmas. 2021. V. 28. P. 062307. doi: 10.1063/5.0052963.
  6. Zuev A.D., Smolin A. G. // Tech. Phys. Lett. 1997. V. 23. P. 535. doi: 10.1134/1.1261737.
  7. Polman J. // Rev. Sci. Instrum. 1967. V. 38. P. 1631. doi: 10.1063/1.1720623.
  8. Stenzel R.L. // Rev. Sci. Instrum. 1976. V. 47. P. 603. doi: 10.1063/1.1134697.
  9. Артеменко С.Н., Августинович В. А., Жуков А. А. // Изв. вузов. Физика. 2011. V. 54. P. 239.
  10. Yoshida Y. // Rev. Sci. Instrum. 1998. V. 69. P. 2032. doi: 10.1063/1.1148894.
  11. Солдатов А.В., Терехин В. А. // Физика плазмы. 2016. Т. 42. С. 927. doi: 10.7868/S0367292116090092.
  12. Солдатов А.В. // Физика плазмы. 2018. Т. 44. С. 740. doi: 10.1134/S0367292118090159.
  13. Gushchin M.E., Korobkov S. V., Strikovskiy A. V., Aidakina N. A., Zudin I. Yu., Terekhin V. A., Terekhin A. V., Soldatov A. V., Belov A. S. // AIP Adv. 2019. V. 9. P. 125051. doi: 10.1063/1.5131822.
  14. Gushchin M., Palitsin A., Strikovskiy A., Zudin I., Korobkov S., Loskutov K., Gromov A., Goykhman M., Rodin Y., Korchagin V., Kornishin S., Kotov A., Kuzin A., Terekhin V. // Appl. Sci. (MDPI). 2022. V. 12. P. 59. doi: 10.3390/app12010059.
  15. Гойхман М.Б., Громов А. В., Гундорин В. И., Гущин М. Е., Зудин И. Ю., Коршинин С. Ю., Коробков С. В., Котов А. В., Кузин А. В., Лоскутов К. Н., Палицин А. В., Стриковский А. В., Мареев Е. А. // ДАН. Физика, технические науки. 2022. Т. 503. С. 3. doi: 10.31857/S2686740022020067.
  16. Коробков С.В., Гущин М. Е., Стриковский А. В., Вершинин И. М., Зудин И. Ю., Лоскутов К. Н., Николенко А. С., Палицин А. В., Громов А. В., Гойхман М. Б., Мареев Е. А. // ДАН. Физика, технические науки. 2023. Т. 510. С. 16. doi: 10.31857/S2686740023030100.
  17. Carlile R.N., Cavalli A., Cramer W. L., Hyde R. M., Seidler W. A. // IEEE Transac. Antennas Propagation. 1979. V. AP-27. P. 596. doi: 10.1109/TAP.1979.1142150.
  18. Айдакина Н.А., Галка А. Г., Гундорин В. И., Гущин М. Е., Зудин И. Ю., Коробков С. В., Костров А. В., Лоскутов К. Н., Могилевский М. М., Привер С. Э., Стриковский А. В., Чугунин Д. В., Янин Д. В. // Геомагнетизм и аэрономия. 2018. Т. 58. С. 331. doi: 10.7868/S0016794018030033.
  19. Конин В.В. // Проектирование фазированных антенных решеток / Ред. Д. И. Воскресенский. М.: Радиотехника, 2012.
  20. Денисов В.П., Исаев В. А., Смирнов А. И. // Физика плазмы. 1987. Т. 13. С. 229.
  21. Cohen L. Time-frequency analysis. New Jersey: Prentice Hall PTR, 1995.
  22. Signal processing. https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/signal.htm
  23. Хилд М., Уортон С. Микроволновая диагностика плазмы. М.: Атомиздат, 1968.
  24. Александров А.Ф., Богданкевич Л. С., Рухадзе А. А. Основы электродинамики плазмы. М.: Высшая школа, 1978.
  25. Raju G.G. // IEEE Transactions Dielectrics Electrical Insulation. 2004. V. 11. P. 649. doi: 10.1109/TDEI.2004.1324355.
  26. Phelps A.V. // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1991. V. 20. P. 557. doi: 10.1063/1.555889.
  27. Голант В.Е., Жилинский А. П., Сахаров И. Е. Основы физики плазмы. М.: Атомиздат, 1977.
  28. Колданов В.А., Коробков C. В., Гущин М. Е., Костров А. В. // Физика плазмы. 2011. Т. 37. С. 729.
  29. Galka A.G., Yanin D. V., Kostrov A. V., Priver S. E., Malyshev M. S. // J. Appl. Phys. 2019. V. 125. P. 1245011—6. doi: 10.1063/1.5082169.
  30. Галка А.Г., Костров А. В., Малышев М. С. // ЖТФ. 2023. Т. 93. С. 81. doi: 10.21883/JTF.2023.01.54066.192-22.
  31. Пономарев А.В., Ульянов Д. К. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 576. doi: 10.31857/S0367292122601485.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences