Ускорения плазмы в анодном слое, страница 5

Но в силу непрерывности азимутального холловского тока Iн = constимеем

В соответствии с формулой (35), и если ji(φ) из источника неоднородна в азимутальном направлении, то слой будет исправляться таким образом, чтобы выполнялось соотношение (36). На участках, где холловский ток Iн оказывается ниже jiRci слой отходит от источника ионов. В результате на этих участках будет происходить дефокусировка ионного пучка, сопровождающаяся повышенной ионной бомбардировкой стенок ускорителя, и соответственно возрастет величина jez(φ). Наоборот, на участках, где Iн>jiRci , толщина слоя уменьшается, и условия фокусировки ионов становятся лучше. Таким образом, при азимутальной неоднородности ji(φ) границы слоя оказываются гофрированными и соответственно меняются ионно-оптические свойства, а также величина обратного электронного тока.

Согласно выражению (36), к тем же результатам приведет и азимутальная неоднородность величины магнитного поля. Аналогичное явление будет наблюдаться и в случае пульсаций плотности ионного тока (расхода) во времени, поскольку компенсация колебаний холловского тока определяется скоростью ионизации. Соответствующий временной масштаб можно оценить с помощью формулы (13); при na≈ 1013 см-3, <veQi>≈ 10-6см3/с, τi≈ 10-7 c.

В-четвертых, развитие в ускоряющем слое неустойчивостей различного типа и его турбулизация ведут к снижению эффективного значения параметра Холла ωeτe к возникновению аномальной поперечной подвижности электронов и соответственно к увеличению доли обратного электронного токаjez/jiz. В условиях аномальной проводимости плазмы в слое величина jez/jiz может быть определена эмпирически, а в соответствующее значение коэффициента η2 рассчитывается по формуле (33).

3.  Несовершенства ускоряющих и фокусирующих свойств слоя, или его ионно-оптические аберрации, также ведут к снижению эффективности ускорения. Например, ускоряющий слой может быть неоднороден по высоте в силу того, что В(r)1/r, а толщина слоя L1/B(r)r. Для высоты слоя h = r2 – r1 происходит набег разности толщин

где  = ½ (r1 + r2). В результате возникает радиальная компонента электрического поля

Компонента Er может также возникать вследствие ограниченности высоты ионного пучка вдоль В внутри слоя

гдеΔr<L  - протяженность переходной области.

Обусловленная Er радиальная компонента скорости пучка может быть учтена с помощью коэффициента

На практике дефокусирующее действие Er можно частично скомпенсировать за счет искривления магнитных силовых линий и соответственно создания Erпротивоположного знака. Таким образом, путем правильного выбора магнитной системы можно в соответствии с выражением (7) управлять фокусировкой ионного пучка и ограничивать его угловую расходимость.

4.  Затраты энергии на ионообразование учитываются введением коэффициента

где  - кинетическая энергия ускоренного иона: εi – энергетическая «цена» его образования.