J. Phys. France 48, 233-238 (1987)
DOI: 10.1051/jphys:01987004802023300

Ion acoustic wave generation by a standing electromagnetic field in a subcritical plasma

P. Fischer, C. Gauthereau, J. Godiot et G. Matthieussent

Laboratoire de Physique des Gaz et des Plasmas, Greco LL.M.-Greco Plasma, Université Paris Sud, 91405 Orsay, France

Abstract
An electromagnetic wave ( f = 9 GHz, Pi = 150 kW, τ = 1.5 μs) is launched into a subcritical argon plasma (n e ≈1011 cm-3, P0 ≈ 5 × 10-4 Torr), resulting in a standing wave. The associated ponderomotive force generates an ion acoustic wave with a wave vector equal to twice the electromagnetic one and with a frequency satisfying the usual dispersion relation (fA ≈ 150 kHz). The main features of the ion acoustic wave, as measured in this 3D experiment, agree with a simple theory. However, varying the plasma density, the ion acoustic spectrum reveals a non-linear feature, i.e. the existence of subharmonics.

Résumé
Une onde électromagnétique (f = 9 GHz, Pi = 150 kW, τ = 1.5 μs) est excitée dans un plasma souscritique (ne ≈ 1011 cm-3, P0 ≈5 × 10-4 Torr) et y produit une onde stationnaire. La force pondéromotrice, associée à cette onde stationnaire, excite une onde acoustique ionique de vecteur d'onde double de celui de l'onde électromagnétique et avec une fréquence (f A ≈ 150 kHz) satisfaisant l'équation de dispersion habituelle. Les caractéristiques essentielles de l'onde acoustique ionique, mesurées dans cette expérience 3D, sont en accord avec un modèle simple. Cependant le spectre des ondes acoustiques ioniques fait apparaître des sous-harmoniques lorsque la densité du plasma varie.

PACS
5225 - Plasma properties.
5235H - Electromagnetic waves (e.g., electron-cyclotron, Whistler, Bernstein, upper hybrid, lower hybrid).
5235M - Nonlinear phenomena: waves, wave propagation, and other interactions (including parametric effects, mode coupling, ponderomotive effects, etc.).

Key words
plasma density -- plasma waves