Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://physelec.phys.msu.ru/study/lecture/dvininasp.doc Дата изменения: Tue Mar 10 11:50:38 2015 Дата индексирования: Sat Apr 9 23:59:34 2016 Кодировка: koi8-r

Рабочая программа дисциплины

1. Дополнительные главы физики газового разряда

2. Лекторы.

2.1. Доктор физико-математических наук, доцент Двинин Сергей
Александрович, кафедра физической электроники физического факультета
МГУ, dvinin@phys.msu.ru, +7(495)9394839.

3. Аннотация дисциплины.
Спецкурс является продолжением спецкурса «Физические основы газового
разряда», читаемого для бакалавров и отличается физически более полным и
математически более строгим рассмотрением процессов в газовом разряде. Он
рассчитан на подготовку магистров, специализирующихся в области разработки
источников газоразрядной плазмы и ионов, технологических плазменных
реакторов. В спецкурсе рассмотрены такие задачи, как влияние формы реактора
на однородность пространственного распределения плотности частиц,
возможности управления функцией распределения электронов и ионов по
энергиям за счет изменения структуры полей в плазме, работы в локальном и
нелокальном режимах ФРЭЭ, нарушения адиабатичности движения частиц в поле,
принципиальные для разработки технологических реакторов низкого давления, а
также физика формирования стационарных объемных разрядов, распространения
волн ионизации.

4. Цели освоения дисциплины.
Овладеть современными профессиональными знаниями в области физики газового
разряда, научиться рассчитывать газоразрядные источники плазмы.

5. Задачи дисциплины.
Изучить основные процессы, определяющие эффективность использования
газового разряда в технологических источниках плазмы. Изучить методы
управления видом функции распределения электронов по энергиям в
неоднородной плазме.
6. Компетенции.
6.1. Компетенции, необходимые для освоения дисциплины.

6.2. Компетенции, формируемые в результате освоения дисциплины.
М-ОНК-2, М-ИК-2, М-ИК-3, М-ПК-1, М-ПК-2, М-ПК-3, М-ПК-5, М-ПК-6, М-ПК-
8.
7. Требования к результатам освоения содержания дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен
знать уравнения описывающие создание и поддержание плазмы газового разряда
и методы их решения;
понимать возможные способы управления пространственной структурой разряда и
повышения его энергетической эффективности;
уметь выбирать тип разряда для реализации той или иной технической задачи.
8. Содержание и структура дисциплины.
|Вид работы |Семестр |Всего |
| |1 |2 |3 |4 | |
|Общая трудоёмкость, акад. часов | | | | | |
|Аудиторная работа: | | | | | |
| Лекции, акад. часов | | | | | |
| Семинары, акад. часов | | | | | |
| Лабораторные работы, акад. часов | | | | | |
|Самостоятельная работа, акад. часов | | | | | |
|Вид промежуточной аттестации (зачёт, зачёт с | | | | | |
|оценкой, экзамен) | | | | | |

|N |Наименование |Структура и содержание дисциплины |Форма |
|раз|раздела | |текущег|
|- | | |о |
|дел| | |контрол|
|а | | |я |
| | |Аудиторная работа |Самостоятельная работа| |
| | | | | |
| | |Лекции |Семинары | | | |
|1 |Электродинами|1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. |ДЗ, |
| |ка плазмы |Диэлектрическая проницаемость плазмы с |Решение задач по| |Работа с лекционным |КР |
| |газового |немаксвелловской функцией распределения |теме лекции | |материалом, решение | |
| |разряда |электронов по энергиям в реальном газе. | | |задач по теме лекции. | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| | |Волны ван-Кампена. Формализм Кэйза. Влияние |Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| | |неадиабатичности движения частиц в неоднородной |теме лекции | |материалом, решение | |
| | |и (или) нестационарной плазме на поглощение | | |задач по теме лекции. | |
| | |электромагнитного поля. | | | | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| | |Влияние неадиабатичности движения частиц в |Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| | |плазме на функцию распределения электронов по |теме лекции | |материалом, решение | |
| | |энергиям в газовом разряде | | |задач по теме лекции. | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. |ДЗ, |
| | |Трансформация поля в области плазменного |Решение задач по| |Работа с лекционным |КР |
| | |резонанса. Распространение волны за точку |теме лекции | |материалом, решение | |
| | |резонанса (k(() в неоднородной плазме. | | |задач по теме лекции. | |
|2 |Особенности |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| |расчета |Граничные условия для частиц в многокомпонентной|Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| |пространствен|плазме с двумерной или трехмерной |теме лекции | |материалом, решение | |
| |ного |неоднородностью. | | |задач по теме лекции. | |
| |распределения| | | | | |
| |плотности | | | | | |
| |электронов в | | | | | |
| |газовом | | | | | |
| |разряде | | | | | |
| |низкого | | | | | |
| |давления | | | | | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| | |Теория возмущений для плазмы газового разряда. |Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| | | |теме лекции | |материалом, решение | |
| | | | | |задач по теме лекции. | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| | |Низкочастотные волны и страты в газоразрядной |Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| | |плазме. |теме лекции | |материалом, решение | |
| | | | | |задач по теме лекции. | |
|3 |Особенности |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| |электродинами|Поверхностные волны в газоразрядной плазме. |Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| |ки |Поглощение волн за счет тока на стенку и |теме лекции | |материалом, решение | |
| |ограниченной |бесстолкновительное поглощение. | | |задач по теме лекции. | |
| |газоразрядной| | | | | |
| |плазмы и | | | | | |
| |возбуждения | | | | | |
| |поля в плазме| | | | | |
| |сторонними | | | | | |
| |токами | | | | | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| | |Поверхностные волны на границе плазмы с |Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| | |металлом. |теме лекции | |материалом, решение | |
| | | | | |задач по теме лекции. | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. |ДЗ, |
| | |Возбуждение поля в бесконечной и ограниченной |Решение задач по| |Работа с лекционным |КР |
| | |плазме сторонним током. |теме лекции | |материалом, решение | |
| | | | | |задач по теме лекции. | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| | |Особенности возбуждения поперечных и продольных |Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| | |волн в пространственно-неоднородной плазме. |теме лекции | |материалом, решение | |
| | | | | |задач по теме лекции. | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. |ДЗ, |
| | |Сравнение различных методов описания |Решение задач по| |Работа с лекционным |КР |
| | |электродинамических свойств газоразрядной плазмы|теме лекции | |материалом, решение | |
| | | | | |задач по теме лекции. | |
|4 |Сравнение |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| |различных |Способы возбуждения разряда электромагнитным |Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| |методов |полем. |теме лекции | |материалом, решение | |
| |возбуждения | | | |задач по теме лекции. | |
| |высокочастотн| | | | | |
| |ых разрядов | | | | | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| | |Разряд, поддерживаемый бегущей поверхностной |Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| | |волной (Сюрфатрон). |теме лекции | |материалом, решение | |
| | | | | |задач по теме лекции. | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| | |Разряд в волноводе. Роль распространяющихся и |Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| | |затухающих мод. Использование затухающих мод для|теме лекции | |материалом, решение | |
| | |управления пространственной однородностью плазмы| | |задач по теме лекции. | |
|5 |Импедансы |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. |ДЗ, |
| |высокочастотн|Разряд в резонаторе. Расчет собственных частот |Решение задач по| |Работа с лекционным |КР |
| |ых и |резонатора, заполненного плазмой. |теме лекции | |материалом, решение | |
| |сверхвысокоча| | | |задач по теме лекции. | |
| |стотных | | | | | |
| |разрядов | | | | | |
| |разряда | | | | | |
| | |1 ак.ч. |1 ак.ч. | |2 часа. | |
| | |Емкостный разряд на частотах 50-150 МГц. |Решение задач по| |Работа с лекционным | |
| | |Особенности электродинамики. |теме лекции | |материалом, решение | |
| | | | | |задач по теме лекции. | |

9. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
1. Дисциплина по выбору.
2. Вариативная часть, блок профессиональной подготовки.
3. Для освоения дисциплины студент должен знать основные разделы физики и
математики, уметь решать по ним задачи.
1.
2. НИП, НИР, НИС

10. Образовательные технологии
. дискуссии,
. круглые столы,
. использование средств дистанционного сопровождения учебного процесса,
. преподавание дисциплин в форме авторских курсов по программам,
составленным на основе результатов исследований научных школ МГУ.

11. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной
аттестации
Перечень вопросов к зачету:
1. Диэлектрическая проницаемость плазмы с немаксвелловской функцией
распределения электронов по энергиям в реальном газе.
2. Волны ван-Кампена.
2. Влияние неадиабатичности движения частиц в неоднородной и (или)
нестационарной плазме на поглощение электромагнитного поля.
2. Влияние неадиабатичности движения частиц в неоднородной и (или)
нестационарной плазме на функцию распределения электронов по энергиям в
газовом разряде.
2. Формализм Кэйза.
3. Могут ли волны ван-Кампена привести к неустойчивости?
2. Граничные условия для заряженных частиц в газовом разряде.
8. Граничные условия для разряда с несколькими типами ионов.
9. Граничные условия для переменных полей в газовом разряде.
10. Поглощение электромагнитного поля в слое пространственного заряда.
11. Возбуждение поля в бесконечной плазме сторонним током.
12. Возбуждение поля в ограниченной плазме сторонним током.
13. Поверхностные волны (зеркальное отражение электронов).
14. Поверхностные волны при учете тока электронов на стенку.
15. Поверхностные волны на границе плазмы с металлом.
16.Способы возбуждения разряда электромагнитным полем.
17.Разряд, поддерживаемый бегущей поверхностной волной (Сюрфатрон)
18.Роль отраженной волны в разряде, поддерживаемом поверхностной волной.
19.Разряд в волноводе. Роль распространяющихся и затухающих мод.
20.Разряд в резонаторе.
21.Расчет собственных частот резонатора, заполненного плазмой.
22. Трансформация волн в точке плазменного резонанса.
23. Распространение волны за точку резонанса (k(() в неоднородной плазме.
24. Способы расчета электромагнитного поля в плазменном резонаторе.
25. Особенности возбуждения поперечных и продольных волн в пространственно-
неоднородной плазме.

Примеры задач:
1. Рассчитать коэффициент отражения СВЧ волны от неоднородности в
волноводе.
2. Рассчитать импеданс индуктивного плазменного столба в волноводе.
3. Рассчитать длину поверхностной волны для плазменного полупространства.
4. Рассчитать длину поверхностной волны для плазмы, граничащей с металлом.
5. Рассчитать скорость звука в плазме с несколькими сортами ионов.
6. Вывести критерий Бома для газоразрядной плазмы с несколькими типами
ионов.
7. Рассчитать собственные частоты для цилиндрического резонатора длиной L.
радиусом R, частично заполненного однородной плазмой (при x плотностью электронов

Текущий контроль успеваемости и промежуточная аттестация проводятся на
основе приведенного выше перечня вопросов.

12. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Основная литература

1. С.А.Двинин. Физические основы газового разряда. Часть 1. Учебное
пособие. Москва. МГУ имени М.В.Ломоносова. Физический факультет. 2012. 119
с.

2. Грановский В.Л. Электрический ток в газе. Т.2. Установившийся ток. М.:
«Наука», ГРФМЛ, 1971.
4. Шкаровский И., Бачинский М., Джонстон Т., «Кинетика частиц в плазме».
М., Атомиздат, 1969, 397 с.
5. Александров А.Ф., Богданкевич Л.С., Рухадзе А.А. Основы электродинамики:
плазмы. М.: Высшая школа. 1980.
6. Неганов В.А., Клюев Д.С., Табаков Д.П. Устройства СВЧ и антенны. Ч.1.
Москва. Книжный дом «Либроком», 2013.
7. Неганов В.А., Клюев Д.С., Табаков Д.П. Устройства СВЧ и антенны. Ч.2.
Москва. ЛЕНАНД, 2014.

Дополнительная литература
1. Kampen N.G., van, Physica, v. 21, p. 949, 1955.
2. Ландау Л.Д. О колебаниях электронной плазмы. ЖЭТФ, 1946, 16, 574.
3. Case K.M., Ann. Phys., v.7, p.349, 1959.
4. Электродинамика плазмы. Под ред. Ахиезера А.И. Наука, 1974. 720 с.
5. Виноградова М.Б. Руденко О.В. Сухоруков А.П. Теория волн. М.: Наука,
1990.
6. Вайнштейн Л.И. Электромагнитные волны.
7.Александров А.Ф., Кузелев М.В. Теоретическая электротехника. М.:
Физический факультет МГУ, 2011.
8. Райзер Ю.П. (Физика газового разряда(. М.: «Наука», 1992.

Интернет-ресурсы
physelec.phys.msu.ru

13. Материально-техническое обеспечение
В соответствии с требованиями п.5.3. образовательного стандарта МГУ по
направлению подготовки «Физика».
Аудитория в соответствии с расписанием занятий, имеется проекционное
оборудование, компьютер и т.п.