Классификация источников положительных ионов, страница 18

230                                            Глава 8

ют в эту область с небольшим разбросом в направлении скоростей. Мне не известно о каких-либо работах, связанных с измерением градиента плотности плазмы вдоль линий магнитного поля в этой области. В работе [130] было проведено измерение ширины области зубца и получена величина

ω=4,                                       (8.6)

где r_е— ларморовский радиус электронов, соответствующий скорости (T_e— температура электронов), r_i— лармо-

Рис. 8.28. Вид со стороны извлекающего электрода на плазму в области остроугольной магнитной границы.

ровский радиус ионов при скорости последних √() (Т_i— ионная температура).

При извлечении ионов плазменная граница принимает форму, показанную на рис. 8.28. Глубина плазменной границы в области между зубцами чередуется от пары к паре. Это связано с существованием электрического дрейфа (Е×В). При извлечении ионов поле, если смотреть со стороны пучка, будет иметь направление из плоскости рисунка. Там, где вектор (Е×В) направлен из плазмы, граница будет иметь меньшее углубление.

Для источника, разрядная камера которого обладает квадратным поперечным сечением, а магнитная граница имеет продольную остроугольную конфигурацию (рис. 8.29, а), было установлено, что при расстоянии между рядами магнитов 3,25 см плазма однородна уже на расстоянии 2,75 см от плоскости магнитов (измерения проводились вдоль линии, расположенной посредине между соседними зубцами в тех областях, где вектор (Е×В) направлен из плазмы); там же, где вектор (Е×В) имеет направление внутрь плазмы, это расстояние равно 3,75 см [111]. В работе [77] были поставлены эксперименты

Классификация источников положительных ионов          231

с квадратным источником при двух различных конфигурациях магнитного поля, показанных на рис. 8.29. Было установлено, что в случае конфигурации, представленной на рис. 8.29,6, область однородности плазмы в диагональном направлении доволыш узкая. Более предпочтительной оказалась конфигурация, показанная на рис. 8.29,а. Причину этого легко понять хотя бы из того, что во втором случае следует ожидать более глубокого проникновения магнитного поля в источник, как показано на рис. 8.29. В дополнение отметим, что при установке нечетного числа рядов магнитов на каждой поверхности [77] в двух углах камеры направление магнитного поля будет против часовой стрелки (если смотреть со стороны пучка), а это приводит к более глубокому проникновению поля внутрь источника. В случае четного числи рядов магнитов на каждой из четырех поверхностей угловое поле будет везде направлено по часовой стрелке, что несколько улучшает ситуацию, но даже такая конфигурация оказывается менее предпочтительной, чем конфигурация, показанная на рис. 8.29,а.

Рис. 8.29. Два возможных варианта размещения постоянных магнитов, создающих поле с линейной, остроугольной и многополюсной структурой, на поверхности разрядной камеры прямоугольного поперечного сечения.

По-видимому, экономия объема и магнитного поля может быть осуществлена путем создания такой конфигурации, при которой расстояния между рядами магнитов чередуются таким образом, чтобы обеспечить одинаковую глубину проникновения магнитного поля в глубь источника в областях между соседними парами магнитных рядов. Насколько нам известно, такая конфигурация не использовалась.

232                                                       Глава 8

8.10. Магнитные материалы

Было бы полезно рассмотреть свойства различных материалов (из которых изготавливают постоянные магниты), применяемых или представляющих интерес при создании магнитной границы ионных источников. На рис. 8.30 приведены кривые намагничивания для пяти видов таких материалов (кривые показаны в области размагничивания). Ферримагниты— это общее название группы керамических постоянных магнитов. Платковар (platcovar) состоит на 77% из Pt и на 23% из Со. Этот магнитный материал, единственный из рассматриваемых здесь, обладает преимуществами изотропности, пластичности и возможности механической обработки.

Рис. 8.30. Кривые намагничивания для различных материалов (кривые приведены в области размагничивания) и B—H-прямые для некоторых геометрических конфигураций намагничиваемого образца.