Классификация источников положительных ионов, страница 16

226                                                       Глава 8

нии от плоскости, например, 3а будет незначительным. Условием малого поля является малая плотность магнитной энергии B²/2μ₀ по сравнению с плазменным давлением nkT. Так, для типичной плазмы ионного источника (п=10¹⁸ м^-3, kT/e = 5 В) пренебрежимо малым можно считать поле менее 14 Гс.

В идеальном случае, когда поле в области сгущения силовых линий оказывается достаточно сильным, так что радиус электронов меньше расстояния между проводниками, практически все электроны удерживаются этим полем, за исключением тех, что проникает в область максимума поля под очень малым углом к магнитной силовой линии. Отражательная способность такой границы была рассчитана в работе [135]. Эти расчеты основаны исключительно на движении заряженных частиц в постоянном магнитном поле и справедливы для быстрых электронов в плазме, ограниченной с одной стороны магнитным полем такой конфигурации. Медленные электроны могут диффундировать через такое поле с гораздо большей скоростью, чем это следует из расчетов, выполненных в одночастичном приближении, что обусловлено, с одной стороны, столкновениями с другими заряженными частицами в области магнитной пробки и попаданием вследствие этого в конус потерь, а с другой стороны — поляризационным дрейфом, связанным с флуктуациями электрического поля в замагниченной плазме, как обсуждалось в разд. 8.3 В.

Ионы удерживаются магнитным полем менее эффективно, чем электроны, их удерживают запертые электроны (это следует из условия электронейтральности плазмы), и расстояние, на которое ионы могут уйти из плазмы, определяется дебаевской длиной, которая при плотности 10¹² см^-3 и температуре электронов плазмы 5 эВ составляет 1,7·10^-3 см. Отсюда следует, что возможно создание магнитной конфигурации, обладающей свойствами, до некоторой степени близкими к свойствам показанной на рис. 8.23 магнитной поверхности.

Поле конфигурации типа «пикет фенc» легче создать, используя постоянные магниты. Величина такого поля в максимуме не превышает 0,4 Т, что само по себе является очень большой величиной для плазмы с температурой и плотностью, свойственными плазме ионного источника. На рис. 8.25 представлены возможные варианты размещения постоянных магнитов и железных магнитопроводов. На рис. 8.25, а показаны ряды линейных магнитов, в соседних рядах направление намагниченности противоположное. Поле такой системы аналогично полю на рис. 8.24 (проводники с током при этом как бы располагаются между рядами постоянных магнитов). Использование магнитопроводов так, как представлено на рис. 8.25, б, позволяет не только удобно закрепить магниты на плоскости, но и