Классификация источников положительных ионов, страница 21

Классификация источников положительных ионов                    237

[209], такая граница отражает 99,95% приближающихся к ней электронов и 92% ионов.

Анализ характеристик работы источника производился исходя из того, что вблизи поверхности анода происходит вращение плазмы в направлении, определяемом вектором (Е×В). От анода к аноду направление вращения изменяется, поскольку изменяется направление вектора В. Скорость плазмы вблизи анодной поверхности оказывается значительно меньше, чем скорость, полученная только на основании электрического дрейфа (Е×В/B²). Это связало с вязкостью плазмы. Такой достаточно подробный анализ, в результате которого был рассчи-

Рис. 8.34. Источник типа MESC из работы Мура [209]. Устройство обладает гексагональной симметрией (за исключением катода, кольцевого отверстия для ввода цезия и плазменного анода); стрелки показывают направление намагниченности.

238                                            Глава 8

тан диффузионный ток через магнитную границу, не укладывается в рамки нашего изложения.

Ввод катода в этом источнике осуществлен через центральный магнит, как показано на рис. 8.34, он был сделан подвижным, и режим работы источника сильно зависит от его местоположения.

Рис. 8.35. Плазменная граница типа MESC [145].

Такая магнитная граница оказалась весьма эффективной, и Мур нашел, что необходимо ввести в плазму еще один электрод, называемый плазменным анодом (см. рис; 8.34). Его площадь мала по сравнению с площадью нормального анода и площадью эмиссионной поверхности, так что практически все образовавшиеся ионы извлекаются из источника. Этот источник продемонстрировал существенным образом улучшенные характеристики относительно ранее созданных источников. Если в ионном двигателе, созданном на базе источника Кауфмана, энергетические затраты на образование одного иона составляли 200 эВ при массовой эффективности 97%, то в этом источнике энергетические затраты на один ион были снижены до 100 эВ при той же массовой эффективности. В работе [235] этот источник (но с другим катодом) использовался для создания ионов ртути, и также были получены улучшенные характеристики. В то время как в кауфмановском двигателе достигалось значение 190 эВ/ион при массовой эффективности 90%, в этой работе соответствующие данные составили 165 эВ/ион и 95%. Наблюдалась очень высокая степень однородности разрядной плазмы, вплоть до небольшого расстояния от границы, где происходит резкий спад плотности.

В работе [145] был создан интересный вариант границы типа MESC (рис. 8.35). Вся конструкция была заключена в компактный полусферический кожух (рис. 8.36) и представляла собой небольшой ионный двигатель, использовавшийся для поддержания спутников на стационарных орбитах. Для большинства магнитных материалов такая конструкция не может быть создана. В этой работе в качестве материала магнитов использовался платковар, обладающий свойством изотропности и допускающий