Указанный эффект может иметь и другое объяснение, которое, по-видимому, не рассматривалось. Число столкновений молекулы H2(ν) со стенками, в результате которых она все еще будет пребывать в колебательно-возбужденном состоянии, несомненно, зависит от материала стенок. Вполне возможно, что в оптимальном источнике в области сгущения магнитных силовых линий, т. е. там, где происходит электронная бомбардировка поверхности, будет использоваться один материал стенок, а в области между магнитными пробками — другой.
В экспериментах с малым (7,5 см диаметром и 8 см длиной) двухкамерным источником в режиме разряда 110 А и 150 В была получена плотность тока отрицательных ионов 240 мА/см2 [81].
В работе [216] достигнут рекордный (для источников двухкамерного типа) ток пучка отрицательных ионов. Используемый в этой работе источник представлен на рис. 10.21. Размеры разрядной камеры источника составляют 21 см ×36 см ×15 см (последняя цифра — глубина источника), а показанное на рисунке сечение равно 21×15 см2. Пристеночное магнитное поле создается тремя рядами магнитов из SmCo5, установленными на боковых поверхностях камеры, и пятью рядами, находящимися на торцевой поверхности. Конечно, такое расположение магнитов не позволяет получить нулевого продольного магнитного поля на оси системы, однако авторы упомянутой работы не делают замечаний о каком-либо влиянии остаточного поля в плазме. Фильтр образован пятью охлаждаемыми водой трубками, внутрь которых помещены маленькие магниты из SmCo5. Полный интеграл магнитного поля при прохождении через Фильтр достигал ∫Bdl=0,2 Т/м. В действительности лучшие Результаты были получены при ослаблении поля фильтра, что достигалось путем удаления двух рядов магнитов с любой стороны от центрального ряда.
Извлечение и ускорение пучка ионов Н− осуществлялось четырехэлектродной системой. Каждый электрод содержал 209 отверстий Ø9 мм, расположенных на площади 12×6 см2. На рис. 10.22 представлено сечение одной апертуры ускоряющей системы и указаны прикладываемые к электродам напряжения. В извлекающем электроде установлены ряды очень маленьких постоянных магнитов, ориентированных таким образом, что полный интеграл магнитного поля вдоль оси системы оказывается равным нулю. В этом поле происходит отклонение на извлекающий электрод всех идущих с ионным пучком электронов. Запирающий электрод служит для предотвращения ускорения
Рис 10.21. Схематическое изображение поперечного сечения (по меньшему размеру) многоапертурного двухкамерного плазменного источника [216].
Рис.10.22. Конфигурация извлекающих и ускоряющих электродов в источнике из работы [216].
электронов, образовавшихся в результате вторичной эмиссии. При ослабленном магнитном поле фильтра в импульсном режиме (длительность 0,2 с) разряда (параметры разряда 700 А, 70 В) был получен пучок ионов Н− с током 1,26 А. В оптимальном режиме работы давление в источнике было равно 1 Па.
Г. Модификации двухкамерных плазменных источников
Напомним читателю о механизме объемной генерации ионов Н−. На первой стадии происходит образование колебательно-возбужденных (с большим квантовым числом) молекул водорода. Наиболее эффективный путь образования таких молекул — столкновение молекул Н2, находящихся в основном состоянии, с обладающими высокой энергией ( kT >20 эВ) электронами, в результате чего происходит возбуждение электронного уровня молекулы Н2. Затем такая молекула быстро переходит в основное электронное состояние, оставаясь сравнительно долго на высоком колебательном уровне. Магнитный фильтр препятствует проникновению электронов с большой энергией во вторую камеру, тогда как молекулы проходят туда сравнительно легко. Электроны низкой энергии (kT<1 эВ) легко вступают в реакции диссоциативного прилипания с колебательно-возбужденными молекулами h2(ν *), в результате чего происходит образование отрицательных ионов и атомов водорода. В отсутствие быстрых электронов реакция столкновительного отщепления связанного электрона от иона Н− оказывается маловероятной, хотя потеря отрицательного иона может произойти в результате реакций рекомбинации и перезарядки.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.