Методы Шлирена и светящейся точки
|
|
|
|
Теневой метод (светящейся точки) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
l |
2 |
l |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
y |
y2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
I 4.46 10 14 2 Ll |
ъ |
|
2 |
ne |
2 |
ne |
ъ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ъ |
|
|
ъ |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
ъ |
|
x |
2 |
y |
2 |
ъ |
||
L |
|
l |
|
|
|
|
|
|
ъ |
|
|
|
ъ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Метод Шлирена (нож и щель)
|
|
I |
bъ |
2 f y |
d |
|
I0 |
bъ 2 |
b |
|
где b’ – ширина изображения щели на ноже. |
|||
dy |
|
|||
|
|
Изменение яркости пропорционально |
||
b |
b’ |
градиенту плотности |
|
|
|
|
Минимально обнаружимый угол отклонения: |
||
min |
bъъ |
I ъ |
|
ъ |
I |
ъ |
|
|
f ъ |
ъmin |
|
Установка MAGPIE – теневые диагностики
Цилиндр от нескольких до десятков тонких проволочек сжимается током ~1 МА
лазер
2 см
8 проволочек
13 мкм W
198 нс
4 проволочки
13 мкм W
203 нс
Изменение фазы волны
L
[ (z) 
c] dz
0
Без магнитного поля: H0 = 0,
• для и n < nc
• для и n << nc· /
|
|
L ъ n |
2 |
1 n2 |
2 2 ъ |
|
||||||||||||
|
|
|
0 ъъ |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
ъъ |
dz |
|||||
|
2c |
nc |
2 2 |
nc 2 |
2 2 2 |
|||||||||||||
• |
если n >> nc· / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
c |
|
|
|
dz |
|
|
|
|||||||
|
|
2n |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
c |
|
|
|
|||||
Фаза волны в замагниченной плазме
C магнитным полем: H0 ≠ 0,
|
L ъ |
|
|
|
|
|
ъ |
|
||
• k || H |
|
n |
1 |
|
|
|
||||
c ъ |
1 |
|
|
|
|
|
|
1ъ |
dz |
|
n 1 |
H |
|
||||||||
|
0 ъ |
|
c |
|
|
|
|
ъ |
|
|
• k H |
обыкновенная волна как в плазме без магнитного поля |
||||||||||||||
• |
необыкновенная |
|
|
|
|
|
|
|
|
H ъ |
|
||||
|
|
|
|
ъ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
волна |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
L ъ |
|
n |
1 |
n n |
|
|
ъ |
|
|||
|
|
e |
|
ъ |
1 |
|
|
|
|
|
c |
|
|
1 |
dz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
nc 1 |
|
|
H |
|
|
ъ |
|
||||
|
|
|
|
c 0 ъ |
|
n |
nc |
2 |
|
ъ |
|
||||
|
|
|
|
ъ |
|
|
|
|
|
|
2 |
ъ |
|
||
|
|
|
|
Фарадеевское вращение плоскости поляризации |
|||||
|
|
1 |
|
1 |
( ) |
|
|||
L |
2 |
L |
2 |
c |
|||||
|
|
|
|
||||||
[радиан, см, Гс]
• численный пример: n = 1017 см-3, = 500 нм, B = 50 кГс, l = 10 см
4·10-3 рад ~ ¼ градуса
Диагностика по фарадеевскому вращению плоскости поляризации излучения
Луч лазера направлен почти вдоль магнитного поля!!!
Видимый диапазон:
Точность измерения зависит от:
•длины волны (лучше ИК диапазон)
•качества оптики – поляризаторов и анализаторов (лучше оптический диапазон)
Достижимая в принципе величина: (He-Ne лазер, 0.63 мкм)рекорд≈ 2˝ (Л.М.Барков, ИЯФ)
Фотография структуры магнитных полей
Фарадееграмма: фотография, несущая информацию о структуре магнитных полей и пространственном распределении плотности в плазме
•как правило, расшифровка возможна только при наличии дополнительных данных;
•в системах с импульсной плазмой спонтанно генерируются сильные магнитные поля.
Пример: плазма, появляющаяся при облучении мишени мощным импульсным лазером
мощный лазер
приёмник изображения фарадееграмма
диагностический
лазер
мишень поляризатор анализатор
(не обязателен, т.к. свет лазера уже поляризован)
Фарадееграмма – пример результата
Многопроволочный Z-пинч Zebra (США)
ток: 1.2 МА длительность: ~80 нс
8 или 16 проволочек алюминий 15 мкм
лазер Nd-YAG 2ω 532 нм, 150 пс 5 импульсов
с задержкой 2-9 нс до трёх углов обзора
a, d – фарадееграмма b, e – теневая картина c - интерферограмма
V.Ivanov, et al.,
IEEE Transactions on Plasma Science, Vol.34, p.2247 (2006)
