Numerical simulation of electromagnetic fields in a waveguide plasma torch has been carried out, in which microwave plasma heating is carried out by continuous radiation from a technological gyrotron with a frequency of 24 GHz and a power of up to 5 kW. It is shown that a decrease in the output diameter of the plasma torch makes it possible to more than double the amplitude of the electric field, but when the diameter decreases to 8 mm, the reflection coefficient increases significantly, which leads to reflected radiation entering the gyrotron. It is shown that taking into account the collision frequency corresponding to the real parameters of the atmospheric pressure discharge leads to a decrease in the reflection coefficient by more than 10. It has been experimentally confirmed that with a decrease in the output diameter of the plasma torch, the range of discharge maintenance parameters significantly expands, and the absorption coefficient exceeds 80%.
Проведено численное моделирование электромагнитных полей в волноводном плазмотроне, в котором СВЧ-нагрев плазмы осуществляется непрерывным излучением технологического гиротрона с частотой 24 ГГц и мощностью до 5 кВт. Показано, что уменьшение выходного диаметра плазмотрона позволяет более чем вдвое увеличить амплитуду электрического поля, но при уменьшении диаметра до 8 мм значительно возрастает коэффициент отражения, что приводит к попаданию отраженного излучения в гиротрон. Показано, что учет частоты столкновений, соответствующей реальным параметрам разряда атмосферного давления, приводит к уменьшению коэффициента отражения более чем в 10. Экспериментально подтверждено, что при уменьшении выходного диаметра плазмотрона диапазон параметров поддержания разряда существенно расширяется, а коэффициент поглощения превышает 80%.