Пусть имеется цилиндрическая стеклянная колба с газом (например, воздухом) при давлении – 10-4 мм ртутного столба, помещенная в катушку ВЧ генератора (рис. 2). Кроме того в колбе имеется маленький шарик ртути, который при нагревании в ВЧ поле генератора испаряется, повышая давление газа (паров ртути) в колбе примерно до 0,1 мм (13,3 Па в СИ).
При включении ВЧ генератора в колбе возникает ВЧ-разряд, давление паров ртути повышается и образуется низкотемпературная плазма с концентрацией ионов и электронов ne ≈ ni ≤ n0, где ne – концентрация электронов, ni – концентрация ионов, n0 – концентрация паров ртути.
| Рис. 3. Плазменный резонатор в СВЧ поле
|
Оценим примерную концентрацию электронов. При давлении 0,1 мм ртутного столба концентрация молекул газа равна примерно
n0 = 10
15 см
-3, а концентрация зарядов примерно на порядок меньше (принимаем степень ионизации α ≈ 0.1). Таким образом, в ВЧ разряде
ne ~ 10
14см
-3.
В соответствии с формулой (5) для такой концентрации плазменная частота fp ≈ 30 ГГц, т.е. больше, чем частота нашего 3-х сантиметрового СВЧ генератора: fp > (fСВЧ ≈ 9,375 ГГц). Иными словами, концентрация электронов в плазме выше критической (6') и СВЧ излучение не проникает через плазменный резонатор. Плазма в плече 2 интерферометра будет действовать как "проводящая пластина", отражающая СВЧ волну.
После отключения ВЧ генератора (ключ Вк на рис. 2) концентрация зараженных частиц в плазме начнет примерно экспоненциально уменьшаться за счет рекомбинации зарядов. Как только она станет меньше критической nс ≈ 1012 см-3, плазменная частота станет меньше частоты СВЧ генератора и его излучение начнет проходить по плечу 2, интерферируя с лучом плеча 1. При дальнейшей рекомбинации зарядов интерферометр должен вернуться к начальному состоянию, бывшему до зажигания плазменного разряда.
