Formation, evolution and diffusion of an electrostatic-wave-coupled multicomponent plasma

Summary

A strong, cold, electron beam is injected into gas in an electrostatically stoppered cylindrical magnetic-confinement device. A beam-plasma instability develops between the beam and the seed plasma that is generated by direct ionization and cascades via the destabilization of succeedingly lower-velocity modes as the beam decelerates and warms. Plasma electrons are trappe and heated by the last of these cascade waves and a three-component system is established. An anomalously strong diffusion and a plasma cooling are explained in terms of strong wave coupling between the plasma and the high-velocity residue of the beam. Plasma thermalization is observed to occur via a second-mode cascade established by the evolution of a modified plasma distribution.

Riassunto

Si inietta un fascio di elettroni intenso e freddo in un gas in un meccanismo elettrostaticamente bloccato, cilindrico e a confinamento magnetico. Si sviluppa un’instabilità fascio-plasma tra il fascio e il seme del plasma che è generata dalla ionizzazione diretta e dalle cascate attraverso la destabilizzazione di modi a velocità successivamente più basse allorché il fascio perde velocità e si scalda. Gli elettroni del plasma sono intrappolati e scaldati dall’ultima di queste onde di cascata e si stabilisce un sistema a 3 componenti. Si spiegano una diffusione forte in modo anormale e un raffreddamento del plasma in termini di un forte accoppiamento d’onda tra il plasma ed il residuo del fascio ad alta velocità. Si osserva che la termalizzazione del plasma avviene attraverso una cascata di secondo modo stabilita dall’evoluzione di una distribuzione modificata del plasma.

Резюме

Мощный, холодный, электронный пучок инжектируется в газ в ылектрически запирающее устройство с цилиндрическим магнитным удержанием. Развивается неустойчивость пучковой плазмы между пучком и затравочной плазмой, которая образуется в результате прямой ионизации и каскадов путем дестабилизации мод, с малыми скоростями, когда пучок замедляется и нагревается. Электроны плазмы захватываются и нагреваются и образуется трехкомпонентная система. Аномально сильная диффузия и охлаждение плазмы обБясняется в терминах сильной связи между плазмой и остатком пучка с высокой скоростью. Обнаружено, что термализация плазмы происходит через каскад второй моды, образованный в результате эволюции распределения модифицированной плазмы.