Источник плазмы как конечное звено системы обеспечения его функционирования, страница 6

3) Степень ионизации плазмы, т.е. отношение числа ионизованных атомов к общему числу нейтральных частиц, подведенному к разряду, зависит не только от величины энергии подведенной к объему, но и от организации процесса передачи энергии. Т.е. от организации процессов в генераторе плазмы. Так для процессов генерации важно не только и может быть не столько напряжение на разрядном промежутке, но величина напряженности электрического поля (Е). Локальное повышение Е может стать причинной интенсивного процесса ионизации. Но величина Е, как известно, определяется как величиной U, так и геометрией разрядного промежутка. Кроме того, локализация места выделения энергии зависит от свойств среды, например, от локальной концентрации уже созданной плазмы и т.п. Т.е. речь уже идет о неравномерном выделении энергии в среде и ее концентрации в каком-то месте рассматриваемого объема. Здесь существенное значение могут играть наложенные на объем магнитные поля. Как собственным полем движущихся зарядов, так и внешние, создаваемые искусственно. Изменяя траектории движения частиц, мы можем изменить локализацию объема, где выделяется энергия и сделать процесс ионизации более эффективным, например, заставляя электроны осциллировать в какой-то области пространства. Если же мы формируем не статическое плазменное образование, а поток плазмы, то на его параметры будут влиять все те же особенности области генерации. Геометрия источника плазмы будет влиять на параметры потока частиц нейтральных, магнитное поле будет влиять на параметры частиц заряженных и т.д.

Кроме всего, о чем уже было сказано важными факторами, определяющими параметры плазменного образования, будут приэлектродные процессы. Так локализация тока на поверхности катода, т.е. рост плотности тока, может привести к разрушению поверхности катода и интенсивному поступлению его материала в разряд. Может оказаться, что специальное введение нейтральных частиц в разряд в виде газа или пара и не нужно. Это имеет место в так называемых вакуумных дугах и используется в ионно-плазменной технологии. Эрозия электрода может стать источником рабочего тела и для так называемых эрозионных ЭРД, например, импульсных.

4) Создание плазмы или плазменного образования редко когда является конечной целью, хотя бывает и такое. Чаще всего плазма используется как рабочая среда для решения какой-то задачи. Так в ЭРД поток плазмы создает тягу. В технологических источниках ИПТ плазма нужна как источник ионов для бомбардировки распыляемых катодов-мишеней.

Для конкретности остановимся на рассмотрении процессов в ЭРД. Тяга возникает как сила реакции струи плазмы истекающей из генератора и ее величина будет зависеть от:

Ø количества частиц в струе, а вернее их секундного расхода;

Ø энергии, которые эти частицы несут с собой или по-другому от распределения частиц по энергиям (характеристикой этого будет не только вид функции распределения, но и т. н. коэффициент монохроматичности). Понятно, что наиболее идеально, если это распределение близко к прямоугольному, но реализовать это на практике не представляется возможным;

Ø диаграммы направленности разлета частиц. Этот параметр чаще всего обозначается как угловое расхождение струи. Понятно, что при всех прочих равных условиях, чем меньше угол разлета частиц, тем выше тяга;

Ø естественно важно и то какова цена этого процесса, т.е. сколько энергии вложено в процесс, и какая часть подведенной энергии использована по прямому назначению, т. е. на ионизацию и ускорение частиц полученной плазмы.

Характерно, что все эти величины зависят как от вида разряда, так и от того какая энергия в наго вложена, что во многом определяется конструкцией источника и режимом его работы.

1.1.3. Границы изменения параметров плазменных образований и требования к их стабильности.