Статичний циклотронний резонанс у зарядженій плазмі

Автор(и)

  • Yu.N. Yeliseyev Institute of Plasma Physics, National Science Center Kharkiv Institute of Physics and Technology, Nat. Acad. of Sci. of Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe70.7.450

Ключові слова:

заряджена плазма, циклотронний резонанс, дрейфовий рух

Анотація

У роботi розглянуто умову циклотронного резонансу частинки зарядженої плазми з надлишком електронiв з аксiально несиметричною електромагнiтною хвилею, яка у лабораторнiй системi вiдлiку має нульову частоту. Вирахувано значення параметра q ≡ 2ω2pe/ω2ce, при яких виконується умова статичного циклотронного резонансу для електронiв, позитивних i негативних iонiв, позитронiв. Визначено спiввiдношення мiж азимутальним числом хвилi m i кратнiстю резонансу n, при яких може бути досягнутий статичний циклотронний резонанс. Вказано iнтеграл рiвнянь дрейфового руху, що визначає змiни параметрiв траєкторiї частинки у зарядженiй плазмi пiд дiєю електростатичної хвилi малої амплiтуди в умовах циклотронного резонансу. Цi змiни можуть бути суттєвими та вести частинки за межi плазми. Дрейфовi рухи в умовах статичного циклотронного резонансу можуть бути причиною аномального переносу частинок по радiусу в пристроях iз зарядженою плазмою.

Посилання

1. R.C. Davidson. Theory of Nonneutral Plasmas (W.A. Benjamin, Inc., 1974).

2. H. P'otzl. Types of waves in magnetically focussed electron beams. Arch. Elek. ¨Ubertrag. 19, 367 (1965).

3. Yu.A. Kirochkin, V.L. Sizonenko, K.N. Stepanov. Ion cyclotron instability of rotating plasma. Ukr. Fiz. Zh. 18, 621 (1973) (in Russian).

4. V.V. Dolgopolov. On cyclotron resonance in cold rotating plasma. Zh. Tekhn. Fiz. 37, 23 (1967) (in Russian).

5. S.I. Tomonaga. Theory of split-anode magnetrons. I. J. Phys. Soc. Jpn. 3, 56 (1948).

https://doi.org/10.1143/JPSJ.3.56

6. S.I. Tomonaga. Theory of split-anode magnetrons II. J. Phys. Soc. Jpn. 3, 62 (1948).

https://doi.org/10.1143/JPSJ.3.62

7. Yu. Hagihara. Application of celestial mechanics to the theory of a magnetron. I. J. Phys. Soc. Jpn. 3, 70 (1948).

https://doi.org/10.1143/JPSJ.3.70

8. Yu. Hagihara. Application of celestial mechanics to the theory of a magnetron. II. J. Phys. Soc. Jpn. 3, 76 (1948).

https://doi.org/10.1143/JPSJ.3.76

9. Yu. Hagihara. Application of celestial mechanics to the theory of a magnetron. III. J. Phys. Soc. Jpn. 3, 81 (1948).

https://doi.org/10.1143/JPSJ.3.81

10. M. Kotani. On the oscillation mechanism of the magnetron. J. Phys. Soc. Jpn. 3, 86 (1948).

https://doi.org/10.1143/JPSJ.3.86

11. Yu.N. Yeliseyev. Nonlinear Theory of Interaction of Resonant Particles with Spiral Potential Waves. Ph.D. dissertation (Kharkiv State University, 1984) (in Russian).

12. Yu.N. Yeliseyev, K.N. Stepanov. Drift motion of a charged particle in crossed axial magnetic and radial electric fields and in the electric field of a potential wave traveling along the azimuth. Ukr. Fiz. Zh. 28, 1010 (1983) (in Russian).

13. P. Goswami, S.N. Bhattacharyya, A. Sen, K.P. Maheshwari. Stationary modes in a non-neutral plasma. Phys. Plasmas 5, 895 (1998).

https://doi.org/10.1063/1.872657

14. R. Keinigs. Effect of magnetic field errors on low-frequency waves in a pure electron plasma. Phys. Fluids 24, 860 (1981).

https://doi.org/10.1063/1.863446

15. S.A. Prasad, T.M.O'Neil. Waves in a cold pure electronplasma of finite length. Phys. Fluids 26, 665 (1983).

https://doi.org/10.1063/1.864181

16. Y.N. Yeliseyev. Trivelpiece-Gould modes and low-frequency electron-ion instability of non-neutral plasma. J. Plasma Phys. 90, 935900103 (2024).

https://doi.org/10.1017/S002237782300137X

17. N.A. Kervalishvili. Electron transport across magnetic field in gas-discharge nonneutral electron plasma. J. Georgian Geophys Soc. B 17, 58 (2014).

18. I. Kotelnikov, M. Rom'e. Equilibrium of nonneutral plasmas in a Malmberg-Penning trap with a weakly titled magnetic field. Phys. Plasmas 15, 072118 (2008).

https://doi.org/10.1063/1.2961074

19. D.H.E. Dubin. Theory and simulations of electrostatic field error transport. Phys. Plasmas 15, 072112 (2008).

https://doi.org/10.1063/1.2936874

20. A.V. Timofeev. Resonance Phenomena in Plasma Oscillations. (Fizmatlit, 2009) (in Russian) [ISBN: 978-5-9221-1043-3].

21. T. Ohkawa. Plasma mass filter. US Patent #6,096,220 (August 1, 2000).

22. Yu.N. Yeliseyev, K.N. Stepanov. Drift motion of a charged particle in a uniform magnetic field and in the electric field of a potential wave traveling in the azimuth direction. Ukr. Fiz. Zh. 28, 683 (1983) (in Russian).

Завантаження

Опубліковано

2025-07-21

Номер

Том 70 № 7 (2025)

Розділ

Фізика плазми

Ліцензія

Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна

Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:

1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.

2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.

3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.

4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.

5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.

6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.

Як цитувати

Статичний циклотронний резонанс у зарядженій плазмі. (2025). Український фізичний журнал, 70(7), 450. https://doi.org/10.15407/ujpe70.7.450