Ввиду бездиссипативного характера ускорения скорость ионов в системах с анодным слое определяется выражением
Создаваемая двигателем с анодным слоем тяга равна
где Sопределяется формулой (19).
Поскольку магнитное поле холловского тока, отнесенного к единице длины в азимутальном направлении,
обычно мало по сравнению с внешним полем B, из формулы (25) можно получить полезные соотношения:
где Rci– циклотронный радиус ионов.
Предельная плотность тока ускоренных ионов и величина магнитного поля в ускорителе с анодным слоем связаны выражением (25). Например, для vi≈ 107 см/с, A≈ 200, ji≈ 150 мА/см2, находим n≈ 1011см-3 и В≈ 300 Гс.
В формуле (24) при определении скорости ионов не учтены возможные потери энергии в системе. Их можно учесть, вводя к.п.д. ускорения
К.п.д. ускорителя с анодным слоем зависит от ряда факторов, которые в первом приближении не влияют друг на друга, вследствие чего
Рассмотрим последовательно процессы, влияющие на коэффициенты ηi.
Выпишем уравнение движения ионов в азимутальном направлении
Интегрируявдольслоя, находим
где L1 – протяженность области с магнитным полем.
Например, при A≈ 200, vi≈ 5·106см/с, L1≈ 5 см и B≈ 1000 Гсполучаем viφ/viz≈ 5·10-2<< 1. Однако для легких ионов эффект азимутальной закрутки может играть заметную роль. Например, для ускорения протонов (А=1) мы имеем при тех же условияхviφ/viz≈ 0,6.
je⊥учитывается введением коэффициента
Величина обратного электронного тока зависит от различных факторов. Во-первых, это столкновения электронов с ионами и нейтральными атомами, сопровождающиеся потерей импульса, вследствие которых электрон переходит с одной магнитной силовой линии на другую, перемещаясь в направлении анода. Соответствующая этому механизму величина электронного тока оценивается с учетом формулы (11).
Во-вторых, присутствие даже небольшой по величине аксиальной компоненты магнитного поля (Bz≈ 1÷3% Br)изменяет фокусировку пучка под действием силы jφBz и из-за высокой подвижности электронов может вывести к возрастанию доли обратного электронного тока.
В-третьих, некоторое влияние на величинуjez может оказать азимутальная неоднородность ускоряющего
слоя. Например, если электрическое поле в азимутальном направлении неоднородно
(компонента
), то возможен дополнительный дрейф электронов вдоль
оси
Одна из реальных причин азимутальной неоднородности слоя может состоять в непостоянстве по азимуту плотности ионного тока, что определяется конструктивными особенностями источника ионов или точностью юстировки всей системы. Из уравнения (27) для плотности ионного тока получаем выражение
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.