228 Глава 8
ными элементами. Поля, исследованные в указанной работе, — поля в вакууме. В присутствии плазмы произойдет некоторое изменение полей из-за диамагнитных свойств среды, однако такие изменения будут весьма незначительными вблизи поверхности в области максимума, если β = nkT/(В2/2μ0) мало, что
|
|
всегда достижимо для удерживаемой магнитным полем плазмы ионного источника.
|
Рис. 8.26. Размещение постоянных магнитов в шахматном порядке (вид с торца). |
Показанная на рис. 8.25,д конфигурация позволяет усилить магнитное поле в области максимума. Так, например, работая с магнитами из SmCO5, величина поля которых на полюсе составляет 0,35 Т в конфигурации, показанной на рис. 8.25,6, в конфигурации, близкой к показанной на рис. 8.25, д, было получено поле, равное на полюсе 0,93 Т (см. работу [97]).
Постоянные магниты можно расположить и таким образом, чтобы создать поле с точечной остроугольной структурой, как это было сделано в работе [193] (рис. 8.26), где магниты были расположены в шахматном порядке. При таком расположении уход плазмы возможен не только через области максимума поля под малым углом к нормали, но и вдоль образовавшихся в центре каждого локального квадрата линий нулевого поля. Несмотря на то что данная структура по сравнению с линейной структурой имеет такое преимущество, как более быстрый спад поля, использование линейной структуры, по-видимому, более выгодно и шахматное расположение магнитов применяется достаточно редко (см., например, работу [203]).
Линейная остроугольная структура поля может быть создана на поверхности источника различными способами (рис. 8.27). На рис. 8.27, а магниты образуют коаксиальные окружности. Следует заметить, что такое расположение не создает магнитной конфигурации с нулевым полем вдоль оси системы. Магнитные дипольные моменты колец, расположенных на цилиндрической поверхности, будут взаимно компенсироваться, но для колец, установленных на торцевой поверхности источника, суммарный магнитный момент не будет равен нулю (в случае, показанном на рис. 8.27,а, он направлен вправо), а это означает, что на оси системы будет сохраняться ненулевое остаточное поле. Мы увидим, что для некоторых источников такое поле оказывается
Классификация источников положительных ионов 229
необходимым, поскольку улучшает рабочие характеристики полого катода.
На рис. 8.27, б магниты располагаются на поверхности цилиндра параллельно оси системы, и противоположные ряды соединяются между собой поперечными рядами, установленны-
|
|
|
Рис. 8.27. Различные варианты размещения магнитов на поверхности цилиндрической разрядной камеры и на одном из ее торцов. |
ми на торцевой поверхности системы. Другая конфигурация на торцевой поверхности, называемая «восходящее солнце» (Rising Sun), показана на рис. 8.27, в. Такое расположение магнитов обладает симметрией, которая приводит к эффективной взаимной компенсации магнитных полей в области плазмы и обеспечивает существование удобной для ввода катодов позиции в центральной части торца. На рис. 8.27 представлены цилиндрические системы с плоским торцом, однако возможно существование и других вариантов геометрии поверхности разрядной камеры. В некоторых источниках торцевая поверхность имеет форму конуса. В других, как мы увидим, поперечное сечение разрядной камеры имеет шестиугольную, квадратную или треугольную форму.
При продольном расположении магнитов на поверхности источника (рис. 8.27,б,в) профиль плазмы имеет зубчатую структуру, плазма расширяется в области максимумов поля. Если плазма термализована и потенциал при прохождении через максимум поля остается постоянным, то из термодинамического рассмотрения следует однородность плотности плазмы вдоль силовых линий в этой области. Действительно, яркость пучка, извлеченного из плазмы в области максимума поля, всегда выше, чем его яркость из основного объема плазмы. Это происходит или из-за градиента потенциала при прохождении через область максимума, или же из-за того, что ионы проника-
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
