Nonstationary generation of electromagnetic radiation in nonequilibrium mirror-confined plasma

Abstract

We demonstrate the use of a laboratory setup based on a magnetic mirror trap with plasma sustained by a gyrotron radiation under the electron cyclotron resonance conditions aimed at identifying the role of the background plasma as a trigger of the electron cyclotron instability. New regime of instability has been revealed during the plasma decay after the gyrotron switch-off when the plasma density becomes low enough, so that the electron plasma frequency is much less than the electron gyrofrequency. At this stage, we observe the excitation of electromagnetic waves which propagate nearly perpendicular to the magnetic field and cause precipitation of energetic electrons to the trap ends. The instability is detected as series of quasi-periodic broadband pulses of electromagnetic radiation (25…27 GHz frequency, typical pulse duration of 1…10 microseconds) and related precipitation of energetic (>10 keV) electrons. These emissions of the fast electrons can be attributed to the development of the kinetic instability of the extraordinary wave propagating quasiperpendicular to the magnetic field near the fundamental cyclotron harmonic.

Исследованы временные и частотные характеристики квазипериодических импульсов электромагнитного излучения в распадающейся плазме импульсного ЭЦР-разряда в прямой аксиально-симметричной магнитной ловушке. Зарегистрированы серии квазипериодических импульсов электромагнитного излучения на частоте 25...27 ГГц с типичной длительностью импульса 1...10 мкс и связанные с ними высыпания энергичных (> 10 кэВ) электронов. Наблюдаемое излучение интерпретировано как результат резонансного взаимодействия горячих электронов с быстрой необыкновенной волной, распространяющейся в разреженной плазме поперек внешнего магнитного поля.

Досліджено часові та частотні характеристики квазіперіодичних імпульсів електромагнітного випромінювання в плазмі, що розпадається, імпульсного ЕЦР-розряду в прямій аксіально-симетричній магнітній пастці. Зареєстровані серії квазіперіодичних імпульсів електромагнітного випромінювання на частоті 25...27 ГГц з типовою тривалістю імпульсу 1...10 мкс та пов'язані з ними висипання енергійних (> 10 кеВ) електронів. Випромінювання, що спостерігається, інтерпретовано як результат резонансної взаємодії гарячих електронів з швидкою незвичайною хвилею, що розповсюджується в розрідженій плазмі поперек зовнішнього магнітного поля.