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Scattering of electromagnetic waves by a cylindrical plasma in a steady magnetic field: II. Magnetically induced inhomogeneity effects

A. M. Messiaen, P. E. Vandenplas1965年被引用 6Nuclear FusionIF 3出版社

The scattering of a plane electromagnetic wave with normal incidence from a cold homogeneous anisotropic plasma cylinder was studied in part I. Comparison with experiments made with a plasma obtained in the positive column of a mercury discharge tube showed that these anisotropic effects were not important enough to explain the reflection behaviour.Because of the drift of the plasma along the axis, there is a magnetically induced asymmetrical inhomogeneity when the static magnetic field B0 lies in the cross-section of the cylinder. The solution of the problem of the inhomogeneity effects is purely TE as no coupling between TE and TM modes is introduced by the inhomogeneity. It is characteristic that the different angular modes (n = l, n = 2, n = 3, etc.) are coupled through the inhomogeneity. The magnetic field enhances thus the quadrupolar, hexapolar, etc. effects, in agreement with the experimental data. The inhomogeneity effects suffice to explain the experimental results obtained in reflection (TE mode); the experimental and theoretical electron density ratios corresponding to the first three (n = 1, 2 and 3) observable "cold plasma" peaks are in very striking agreement. As all the n angular modes are coupled, the chain is broken off in the theoretical computations by neglecting the coefficients of a given order n; this is satisfactory as these coefficients tend to zero when n tends to infinity.

日本語訳

平面電磁波の垂直入射による低温均質異方性プラズマ円柱からの散乱は、第I部で研究された。水銀放電管の陽光柱で得られたプラズマを用いて行われた実験との比較は、これらの異方性効果が反射挙動を説明するのに十分重要ではないことを示した。軸に沿ったプラズマのドリフトのため、静磁場B0が円柱の断面内にあるとき、磁気的に誘起される非対称不均一性が存在する。不均一性効果の問題の解は純粋にTEであり、不均一性によってTEモードとTMモードの結合は導入されない。異なる角度モード(n = l、n = 2、n = 3など)が不均一性を通じて結合されることが特徴的である。磁場はしたがって四重極、六重極などの効果を増強し、これは実験データと一致する。不均一性効果は、反射(TEモード)で得られた実験結果を説明するのに十分である。最初の3つの(n = 1、2、3)観測可能な「低温プラズマ」ピークに対応する実験的および理論的電子密度比は、非常に顕著な一致を示す。すべてのn角度モードが結合されているため、理論計算では特定の次数nの係数を無視することによって連鎖が打ち切られる。これは、nが無限大に近づくにつれてこれらの係数がゼロに近づくため、満足のいくものである。

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