Радиальный двухкамерный плазменный источник
Помимо описанной в предшествующих разделах конфигурации двухкамерного плазменного источника были также проведены исследования и некоторых других двухкамерных конфигураций. На рис. 10.23 представлен источник, созданный в работе Бакал и др. [17]. В этом источнике катодные нити расположены по кругу вблизи боковой цилиндрической поверхности разрядной камеры, между рядами магнитов, создающих периферийное остроугольное поле. В плазму центральной части разрядной Камеры электроны будут поступать вследствие миграции поперек периферийного магнитного поля, и поэтому в этой области оказываются в основном холодные электроны. По существу в этой работе была создана цилиндрическая модификация плоского двухкамерного плазменного источника.
Однако плоская конфигурация имеет то преимущество, что в ней возможно варьировать расстояние между фильтром и
Рис. 10.23. Радиальный источник ионов Н− Бакал л др. [17].
плазменным электродом. Вследствие протекания в плазме конкурирующих процессов, ведущих, с одной стороны, к образованию отрицательных ионов (диссоциативное прилипание), а с другой — к их разрушению (рекомбинация и перезарядка), существует некоторое оптимальное расстояние от фильтра, на котором плотность ионов Н− оказывается максимальной. С этого расстояния и следует осуществлять извлечение пучка. В источнике же с радиальной геометрией отрицательные ионы образуются у задней стенки разрядной камеры и должны пройти значительное расстояние, прежде чем достигнут эмиссионного отверстия. В работе с этим источником был получен ток ионов Н−, равный 0,5 мА, при диаметре вытягивающего отверстия 0,8 см. Ток сопутствующих электронов был равен 2 мА. Эти электроны отклонялись парой магнитов, показанной на рис. 10.23. Как отмечалось и в работе с другими источниками, подача на плазменный электрод потенциала +2 В приводит к возрастанию тока отрицательных ионов и значительному снижению тока сопутствующих электронов; результаты, полученные в этой работе [17], аналогичны приведенным ранее.
Источник с удержанием плазмы остроугольным полем и с поперечным полем, образованным пристеночными магнитами
Название «двухкамерный плазменный источник» связано с первоначальным предположением, что этот источник состоит из двух областей, разделенных магнитным фильтром, и имеет существенно разную температуру электронов. Однако было обнаружено, что в оптимальном случае фильтр настолько близко расположен к плазменному электроду извлекающей системы, что между ними не существует области с однородной плазмой. Температура электронов непрерывно снижается по мере приближения к плазменному электроду. В то же время плотность отрицательных ионов должна возрастать и при правильно выбранном значении интеграла магнитного поля ∫Bdl достигать своего максимума в районе плазменного электрода. Это говорит о том, что вовсе не обязательно, чтобы поперечное магнитное поле фильтра было заключено в узком слое, для создания которого необходимо вводить в плазму охлаждаемые водой трубки с постоянными магнитами.
В Калэмской лаборатории (см., например, работу [203]) был сконструирован источник, область широкого поперечного магнитного поля в котором создавалась двумя парами одинаково ориентированных рядов постоянных магнитов, установленных на двух противоположных боковых стенках разрядной камеры (рис. 10.24). На остальной части поверхности камеры (за исключением плазменного электрода) магниты были установлены в шахматном порядке, приблизительно так, как показано на рис. 8.26. При такой конфигурации из отверстия диаметром 2,4 см был получен ток ионов Н−, равный 145 мА при ускоряющем напряжении 83 кВ. Электронный ток примерно в пять раз превышал ионный. Электроны выводились из пучка магнитным полем на втором электроде. Как и в других экспериментах, в этой работе удалось существенно снизить отношение извлекаемого электронного тока к току ионов Н− путем подачи на плазменный электрод малого положительного потенциала (~2,5 В). Однако в отличие от других экспериментов было обнаружено, что при этом происходит и значительное уменьшение ионного тока.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.