การออกแบบและสร้างเครื่องกำเนิดพลาสมาชนิดโพรงเรโซแนนซ์ด้วยคลื่นไมโครเวฟ

Abstract

เครื่องกำเนิดพลาสมาชนิดโพรงเรโซแนนซ์ด้วยคลื่นไมโครเวฟที่สร้างขึ้น จะมีหลอด แม็กนีตรอนเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นไมโครเวฟที่ความถี่ 2.45 จิกะเฮิรตซ์ กำลังคลื่นไมโครเวฟที่ผลิตได้ จากหลอดแม็กนีตรอนมีค่าตังแต่ 10 ถึง 730 วัตต์ การควบคุมกำลังคลื่นที่ผลิตได้จะใช้ตัวปรับ แรงดันควบคุมแรงดันที่จ่ายให้แก่หลอดแม็กนีตรอน จากการทดลองพบว่า หลอดแม็กนีตรอนจะเริ่ม ทำงาน เมื่อแรงดันที่จ่ายแก่หม้อแปลงด้านปฐมภูมิมีค่ามากกว่า 150 โวลต์ และกำลังคลื่นที่ผลิตได้ จากหลอดแม็กนีตรอนจะถ่ายโอนพลังงานให้แก่ก๊าซที่อยู่ในภาชนะสุญญากาศได้ โดยผ่านทางโพรงเรโซแนนซ์ โพรงเรโซแนนซ์ที่ใช้ในงานวิจัยนี้จะมีรูปทรงเป็นกระบอก ทำจากท่อสแตนเลส มีขนาดรัศมี 10.5 เซนติเมตร ความยาวของโพรงมีขนาด 45 เซนติเมตร ภายในโพรงจะมีแผ่นโลหะที่ สามารถปรับขึ้น-ลงได้ การปรับแผ่นโลหะภายในโพรง จะทำให้ความยาวของโพรงเปลี่ยนได้ และ หากมีการปรับความยาวโพรงอยู่ในตำแหน่งที่ทำให้เกิดการเรโซแนนซ์ของคลื่น ก็จะสามารถทำให้ เกิดการส่งผ่านพลังงานได้สูงสุด ในงานวิจัยครั้งนี้โพรงเรโซแนนซ์ได้ออกแบบมารองรับการเกิด เรโซแนนซ์ของคลื่นในโหมด TM การหาค่าอุณหภูมิของอิเล็กตรอน และความหนาแน่นของพลาสมาด้วยเทคนิคหัววัดลางมัวร์ จากเครื่องที่สร้างขึ้น โดยใช้ก๊าซอาร์กอน ไฮโดรเจน และไฮโดรเจนผสมกับมีเทน ที่ความตันก๊าช 0.3 ถึง 0.9 ทอร์ กำลังคลื่นไมโครเวฟ 730 วัตต์ พบว่าอุณหภูมิของอิเล็กตรอนมีค่าระหว่าง 4.00 ถึง 5.50 อิเล็กตรอนโวลต์ และความหนาแน่นของพลาสมามีค่าระหว่าง 8x10¹° ถึง 1.8X10¹¹ ต่อ ลูกบาศก์เซนติเมตร