Ускорения плазмы в анодном слое, страница 5

Но в силу непрерывности азимутального холловского тока I_н = constимеем

В соответствии с формулой (35), и если j_i(φ) из источника неоднородна в азимутальном направлении, то слой будет исправляться таким образом, чтобы выполнялось соотношение (36). На участках, где холловский ток I_н оказывается ниже j_iR_ci слой отходит от источника ионов. В результате на этих участках будет происходить дефокусировка ионного пучка, сопровождающаяся повышенной ионной бомбардировкой стенок ускорителя, и соответственно возрастет величина j_ez(φ). Наоборот, на участках, где I_н>j_iR_ci , толщина слоя уменьшается, и условия фокусировки ионов становятся лучше. Таким образом, при азимутальной неоднородности j_i(φ) границы слоя оказываются гофрированными и соответственно меняются ионно-оптические свойства, а также величина обратного электронного тока.

Согласно выражению (36), к тем же результатам приведет и азимутальная неоднородность величины магнитного поля. Аналогичное явление будет наблюдаться и в случае пульсаций плотности ионного тока (расхода) во времени, поскольку компенсация колебаний холловского тока определяется скоростью ионизации. Соответствующий временной масштаб можно оценить с помощью формулы (13); при n_a≈ 10¹³ см^-3, <v_eQ_i>≈ 10^-6см³/с, τ_i≈ 10^-7 c.

В-четвертых, развитие в ускоряющем слое неустойчивостей различного типа и его турбулизация ведут к снижению эффективного значения параметра Холла ω_eτ_e к возникновению аномальной поперечной подвижности электронов и соответственно к увеличению доли обратного электронного токаj_ez/j_iz. В условиях аномальной проводимости плазмы в слое величина j_ez/j_iz может быть определена эмпирически, а в соответствующее значение коэффициента η₂ рассчитывается по формуле (33).

3.  Несовершенства ускоряющих и фокусирующих свойств слоя, или его ионно-оптические аберрации, также ведут к снижению эффективности ускорения. Например, ускоряющий слой может быть неоднороден по высоте в силу того, что В(r)1/r, а толщина слоя L1/B(r)r. Для высоты слоя h = r₂ – r₁ происходит набег разности толщин

где  = ½ (r₁ + r₂). В результате возникает радиальная компонента электрического поля

Компонента E_r может также возникать вследствие ограниченности высоты ионного пучка вдоль В внутри слоя

гдеΔr<L  - протяженность переходной области.

Обусловленная E_r радиальная компонента скорости пучка может быть учтена с помощью коэффициента

На практике дефокусирующее действие E_r можно частично скомпенсировать за счет искривления магнитных силовых линий и соответственно создания E_rпротивоположного знака. Таким образом, путем правильного выбора магнитной системы можно в соответствии с выражением (7) управлять фокусировкой ионного пучка и ограничивать его угловую расходимость.

4.  Затраты энергии на ионообразование учитываются введением коэффициента

где  - кинетическая энергия ускоренного иона: ε_i – энергетическая «цена» его образования.