- •Содержание
- •Введение
- •1. Назначение и область применения плм
- •2. Анализ существующей конструкции и обоснование выбора новой схемы прибора
- •2.1. Терминология
- •2.2. Варианты конструкций
- •3. Общая характеристика и препятствия, возникающие в процессе разработки
- •4. Общие теоретические сведения по теме проекта
- •4.1. Лазер и сопутствующие его явления
- •4.2. Плазма
- •4.3. Теория кристаллизации плазмы
- •4.4. Электроннолучевые пушки
- •4.5 Ядерный реактор
- •5. Принцип работы плм
- •6. Расчёты некоторых элементов конструкции
- •6.1. Контакт клинков
- •6.2. Фокусирующий кристалл
- •7. Описание конструкции и составных элементов
- •Заключение
- •Источники, частично и полностью использованные
5. Принцип работы плм
Л
Рис. 18.
Упрощённый лазерный клинок
Плазма клинка будет нестабильна. Известно, что при световом пробое в фокусе лазерного луча она будет не только расширяться, но и двигаться «назад по лучу» [10]. Однако она будет отличным проводником электрического тока. За счёт разлёта плазмы и высокой температуры цилиндра клинка основная часть ионизированных молекул воздуха соберётся внутри цилиндрического искрового клинка, не считая сами места образования плазмы. Это также сыграет полезную роль, повышая проводимость и внутри лезвия.
Но плазму надо ещё как-то и удерживать. Применение магнитных ловушек не представляется возможным по нескольким причинам. Во-первых, это геометрия клинка. Он вытянутой формы и находится далеко за пределами базового прибора. Так как выносить далеко за основные габариты детали не получится, то это потребовало бы сверхмощных магнитных полей. Что в свою очередь сильно усложнило бы работу прибора в целом. Во-вторых, применение магнитных силовых полей для удержания плазмы по общей схеме (а только так возможно применить их в ПЛМ) является тупиковой ветвью в физике плазмы, как признают сегодня уже многие учёные [14]. Необходимо найти альтернативный путь силовой связи ионов клинка с ручкой.
Наиболее подходящим является применение явления кристаллизации плазмы (см. раздел 4.3). Оно заключается в образовании точек «абсолютного фокуса» сильным направленным движением электронов [15]. Вокруг этих точек в районе сферы собираются положительные ионы, группируясь по этой поверхности с высокой удельной плотностью. Если такое образование точек абсолютного фокуса повторяется в многих пространственных областях, не чрезмерно далеких друг от друга, то свойства такой плазмы схожи с твёрдым телом [15]. Общий объёмный заряд равен нулю, следовательно равно нулю и внешнее электростатическое излучение. Плазма так же сопротивляется сжатию и растяжению, как и твёрдое тело. Останется только привязать твёрдоплазменный клинок к ручке меча.
Н
Рис. 19.
Силы магнитного взаимодействия
электронов
(электроны движутся «на нас»)
Р
Рис. 20.
Электроны в клинке
При ионизации образуется равное количество положительных ионов. Они являются наиболее тяжёлыми частицами. Как было выше сказано, плазма при световом пробое течёт наиболее интенсивно назад по лучу. К тому же, достаточно эффективно изолировать электростатическое поле электронной пушки не удастся. Это усилит их движение. Но положительно заряжённый электрод на торце меча создаст поле, направленное в противоположенную сторону. Величину заряда (тока пушка-контакт) данного электрода можно рассчитать, учтя, исходящий ток пучка электронной пушки, ионизацию нейтральных молекул среды, рекомбинацию ионов, структуру центров кристаллизации плазмы и некоторые другие особенности распределения элементарных зарядов в клинке. Кроме того, его потенциал необходимо сделать управляемым специальной электрической схемой. Ведь предполагается, что клинок достаточно часто будет приходить в соприкосновение с различными проводящими и непроводящими материалами, с другим клинком. Это существенно повлияет на ток пушка-электрод. Таким образом, положительные ионы будут в основном удерживаться центрами кристаллизации [15]. Причём величину этих центров необходимо выбрать, изменяя параметры электронного пучка. Свободные ионы будут удерживаться обёмным зарядом плазмы и электростатическим полем электрода.
Теперь ясно, что плазменный клинок за счёт взаимодействия токами электронного пучка [14] имеет достаточно сильную связь с самим прибором. Но если учесть неидеальность процессов кристаллизации и внешние явления, имеющие влияние на заряжённые частицы клинка, то хотелось бы дублировать эту систему обратной силовой связи.
П
Рис. 21.
Электронный пучок
Рис. 22.
Пояснение угловой скорости электронов dα1 dα2
Рис. 23.
Пояснение траекторий движения электронов
Теперь в основании ручки разместим мощную катушку с током так, чтобы её магнитное поле было направлено в сторону клинка. Так как у электронов в лезвии меча есть циклическая составляющая скорости, то действие данного поля окажет сжимающий эффект на их движение. Что уменьшит пороговый ток образования абсолютных фокусов. В свою очередь токи пучка окажутся «вмороженными» [14] в это поле. Это обеспечит обратную силовую связь плазмы лезвия с магнитной катушкой, и данная функция катушки будет основной. А действие поля катушки на токи после фокусов будет минимальным, так как и его силовые линии и токи будут в этом месте расходящимися от оси. Если катушку включить в одну цепь с электронной пушкой (в ней протекают большие токи), то её поле будет мощным, что окажет в целом большой положительный эффект. Также её действие можно усилить, используя магнитный сердечник.
Резюмируем все происходящие процессы. Лазер создаст затравочную плазму и обеспечит основной путь электронов, формируя габариты клинка. Электронная пушка большой мощности создаёт основную плазму кристаллической структуры. Положительный электрод и магнитная катушка призваны поддержать баланс объёмного заряда клинка и обеспечить его силовую связь с ручкой ПЛМ. В результате лезвие получилось по характеристикам напоминающее тлеющий разряд или шаровую молнию [15], а большие токи и большая ионная и электронная температуры обеспечат его достаточную разрушающую способность.