Изобретение относитс к области технической физики и может быть использовано при исследовании плазмы, дерной физике, в частности при решении проблемы уп11 вл емого термо дерного синтеза, при разработке кол . лективных методов ускорени ионов, генерации волн СВЧ и т.д. Известен метод определени параметров плазмы или электронного пучка путем исследовани спектрального состава рассе нного электромагнитного излучени от зондирующего иЬточника (метод томсоновского рассе ни ) , позвол ющий получить количественные результаты 1. В методе используетс пр Ла зависимость доплеровского уширени спектра рассе ни от температуры исследуемого объекта. Однако метод прИ меним только дл иизкотемпературной плазмы и нерел тивистских пучков или дл максвелловской изотропной ( EI том числе рел тивистской) плазмы, так как в противном случае величина уширени не может быть определена од нозначно. Способ не применим дл определени параметров плазмы, движущейс с рел тивистской скоростью и рел тивистских электронных пучков. Известен способ измерени парамет ров электронного пучка или плазмы по пол ризационным характеристикагЯ неколлективно рассе ного излучени , включающий зондирование объекта исследовани монохроматическим плоскопол ризованным электромагнитным излучением споследук цей математической обработкой известных зависимостей относительно измер емых параметров . 2 . . Недостатком известного способа в л етс то, что он применим только дл изотопной плазмы, Другим недостатком вл етс ого информативна ограниченность: за исключением одного параметра - темпе ратуры, данным способом невозможно определение в объекте никаких других параметров. Целью изобретени вл етс , определение параметров распределени электронов по направлени м и модул м скоростей в сильноточном рел тивистс ком электронном пучке (РЭП) или в движущейс с рел тивистской скоростью плазме.. Поставленна цель достигаетс тем что в способе измерени параметров электронного пучка или плазмы по пол ризационным характеристикам неколлективно рассе нного излучени , вклю чающем зондирование объекта исследоаани монохроматическим плоскопол рйзованным электромагнитным излучени ем с последухжцей математической обра боткой известных зависимостей относительно измер емых параметров, выби рают в спектре рассе ни частотные интервалы, число которых не меньше числа определ емых параметров; в каждом из выбранных интервалов измер ют угол между направлением максимальной пол ризации рассе нного излучени и плоскостью, содержащей электрический вектор падающей и волновой вектор рассе ной волны. / Суть способа заключаетс в следующем . Зондируют изучаемый объект мо ( нохроматическим (и плоскопол рйзованным излучением; определ ют направление электрического вектора 1 зондирующего излучени выбирают угол дл регистрации рассе нного излучени в ; получают развертку спектра рассе нного излучени ( ), выдел ют спектральные интервалы аш, в диапазонеГш . J в каждом выделенном интервале измер ют угол между направлением максимальной пол ризации и плоскостью f ; полученные значени /v подставл ют в систему уравнений iilZl С , 3|oj и решают относительно искомых парамеэ ров . j ; i 1, 2, 3, 4 - расчетные значени йнтенсивнрстей рассе нного под углом 0 излучени в j спектральном интервале , определ емые из (2) JL(uj.| лю.) 1 cJculdV lf ( 2, (-гН -(x;.x,;.X.;V;x(o-±X).bv. где Зд(п,У|- интенсивность зондирующего излучени , объем рассе ни , п безонцентраци электронов,ыг - . размерна частота рассе нного излучени , б () - завис щее от скорости сечение рассе ни на одиночном электроне , f (Х.Х,.- Х, :V ) - функци распределени электронов по скорост м, Х, Xj,... Х - .подлежащие определению параметры функции распределени , аргумент учитывает изменение частоты в каждом акте рассе ни , интегрирование ведетс по всему пространству скоростей, V, V - скорость и модуль скорости электронов, причем Сечение рассе ни 4V) ( l-v2)(l-Vcos9j. (3) (VbrJ ( -i-cosej) 1,2,3,4 где Гд классический радиус электр на. (41 .)(l.).s.(|.|, fcosefj; тильдой сверху (-) отмечены величины , относ щиес к системе отсчета п ко электрона ЧЯ COS бм-il:i: li± fi L (1-VCOS0J(1-VC0502) .(,,. f3/ -5 2yco52y/l cos2ot.J |5 -cos2y fj cos2y ( 7) y -S«n2y f j sin2y f -cos2y |J Sin2r f -Stn2y1 где угол у определ етс выражением V pi cos 0 -f 2co59 cose co 9-V(cOS© +00562) В задачах диагностики РЭП вид фун ции распределени зависит от условий лучени и транспортировани пучка. В каждом конкретном случае задают вид функции распределени и вид фун ции распределени и выбирают в ней т-подлежащих определению параметров св занных с разбросом электронов по модул м, или по модул м и направлени м скоростей. Например, дл РЭП, в котором все электроны имеют одинаковый угол раз лета Р к оси пучка, гауссовское (с температурой Т) распределение по модулю скорости и среднее значение скорости Vjj , функци распределени будет иметь вид г т. / .. V 2 (,T,V,)«.{-(-)j, c(v -Vsin.) , где V - перпендикул рна к оси РЭП составл юща .скорости; mg- масса электрона. Определению подлежат параметры Ф, Т / V. Дл этого подставл ют функ цию распределени в (2), наход т, в ную зависимость интенсивностей J ot параметров t , Т , VQ , подставл ют DJ в. (1) и получают систему уравнений ..v,). где слева сто т измеренные значени углов ftj, а справа - найденные из (1 - 7). Аналогично поступают и дл определени параметров плазмы, движущейс с рел тивистской скоростью. На фиг. 1-3 изображены векторные диаграммы используемых при измерени х полей излучени ; на фиг. 4 изображено устройство, с помснльюкоторого реализуетс данный способ. Устройство содержит лазер 1 дл генерации монохроматического зондирующе .го излучени под углом 0 к оси пучка; пол роид 2 дл пол ризации зондирующего излучени под углом о относительно нормали к плоскости рассе ни (плоскости П) (см. фиг.1); вакуумную камеру 3 с окнами 4, прозрачными дл зондирующего и рассе нного Излучений; генератор РЭП 5; объектив 6, оптическа ось которого составл ет угол е с направлением зондировани (дл выделени пучка рассе н ного под углом 0 излучени }) полупрозрачную пластинку 7 дл отражени части рассе нного излучени в опорный фотоприемник 8; отградуированный электрооптический элемент 9,дл поворота плоскости пол ризации | ассе нн6го излучени ; генератор 10 пилообразного напр жени дл управлени электрооптич ским элементом 9; пол роид M.L спектрограф 12 дл разделени пространстве излучени с различными длинами волн; диафрагмы 13 дл вьщвлени в спектре рассе нного излучени частотные интервалы Дшсветоводы 14 дл передачи рас- се нного излучени в выделенных частотных интервалах jujy на соответствующие фотоприемники 15;. многоканальный запоминающий осциллограф 16 дл записи сигналов с фотоприемНИКОВ 8 и 15. Устройство ра,ботает следующим об- . ра 3 ом. Выставл ют ось пол ризации пол роида 2 под углом oL к нормали плоскости рассе ни ; выставл ют ось пол ризации пол роида 11 под углом ot2 arcig-(cos ) к нормали плоскости рассе ни (см. фиг. 1); с помощью лазера 1 производ т зондирование электронного пучка импульсом монохроматического излучени с частотой и/ синхроимпульс от лазера ч, соответствующий началу зондировани , подают на з.апуск генератора 10 пилообразного напр жени и на запуск временной развертки осциллографа 16; из рассе нного-под угломб излучени при помощи объектива 6 выдел ют пучок, часть излучени пучка, отраженную полупрозрачной пластиной 7, подают в опорный приемник 8, сигнал С которого (соответствующий интенсив ности рассе нного в опорный приемник 8 излучени ) регистрируют с помощью осциллографа 16; друга часть выделенного объективом б излучени проходит полупрозрачную пластинку 7 и попадает на электрооптический элемент 9, который поворачивает .плоскость пол ризации рассе нного излучени на угол, пропорциональный приложенному к нему напр жению, что при водит к модул ции интенсивности проход щего через пол роид 11 излучени затем при помощи спектрографа 12 и диафрагм 13 выдел ют составл ющие этого излучени в частотных интервалах; вьщеленные составл ющие по световодам 14 поступают на соответствуюс11йе фотоприемники 15) сигналы с фотоприемников 15, пропорциональные изменению интенсивности излучений в каждом частотном интервале, за писывают на экране осциллографа 16; стро т график изменени во времени отношени интенсивности Излучени в каждом частотном интервале dtuj к интенсивности опорного сигнала; по графику определ ют момент времени ij от начала развертки, в который это.отношение максимально; определ ют .величину напр жени и- на электрооптическом элементе 9 в момент t где Т - врем нарастани напр жени на генераторе 10 от О должно быть меньие времени импульса зондировани ). Максимальное напр жение , должно обеспечивать поворот плоскости пол ризации излучени не менее, чем на 90); определ ют угол поворота плоскости пол ризации рассе нного излучени в частотном интервале Aui,} в момент времени t; ,., где ftj - искомый угол поворота, К, коэффициент пропорциональности между углом поворота и приложенным к электрооптическому элементу 9 напр жением от генератора 10 (берут из градуировочного графика на электрооптический элемент); подставл ют полученные значени /j; в систему уравнений (1), которую решают с учетом (2 - 7) относительно искомых параметров . Способ обеспечивает возможность одновременного измерени всех определ емых параметров.в широком диапазоне; исключает необходимость спектральной калибровки фотоприемников и св занные с этим погрешности; обеспечивает спектральный метод томсоновского рассе ни (дальнейшим развитием которого вл етс ) максимально возможное временное и пространственное разрешение.
фиг.г
(рогЪ
tt
n