Классификация источников положительных ионов, страница 7

Рис. 8.10. Источник с осциллирующими электронами [1]. (Заимствовано из работы [272].)

208                                            Глава 8

нитного поля, и все ионы вынуждены двигаться в направлении к катоду или извлекающему отверстию в зависимости от того, с какой стороны от максимума они образовались.

Такая модель плазмы с осциллирующими электронами, повидимому, получила подтверждение в измерениях Кистемейкера [156]. Было установлено, что потенциал внутри плазменного столба действительно отрицательный. Глубина потенциальной ямы оказывается значительно большей у электроотрицательных газов типа О₂ или С1₂, чем у газов типа Аг и N₂. Это легко объяснить, если принять во внимание непрерывно возникающие микронеустойчивости в плазме, помещенной в магнитное поле. Как отмечалось в работах [33] и [18], электроны обладают относительно высокой поперечной подвижностью вследствие электрического дрейфа Е×В/В², где электрическое поле Е имеет хаотически флуктуирующую составляющую. Эти флуктуации происходят слишком быстро для того, чтобы на них успевали реагировать отрицательные ионы, и они должны двигаться в боковом направлении под действием радиального электрического поля. Вероятно, существование отрицательных ионов в источнике Финкельштейна улучшает характеристики источника вследствие изменения конуса диффузии положительных ионов к извлекающему отверстию.

В. Источник с поперечным извлечением ионов (калютрон)

Казалось бы, что образованная осциллирующими электронами потенциальная яма, ориентированная вдоль силовых линий магнитного поля, делает малоэффективной поперечное извлечение в источниках такого типа. В действительности же источники с поперечным извлечением ионов функционируют весьма успешно.

Примером такого источника может служить калютрон —

источник, представленный на рис. 8.11.

(Калютрон получил свое название от Калифорнийского университета, где был создан в военные годы (1942—1945). С его помощью планировалось осуществлять разделение изотопов урана U²³⁵ и преобладающего в природе U²³⁸. Насколько нам известно, в научной литературе описание этого источника отсутствует. Нам знакомы только две книги по данному предмету [121, 274], однако детального описания калютрона в них нет, поскольку в 1949 г. эта информация продолжала оставаться секретной.)

В упомянутый источник подавались пары вещества UC1₄ и в нормальном режиме работы получали ионный ток 100 мА при размерах выходной щели примерно 1,3×25 см. Принимая во внимание уравнение (5.3) и (2.116), можно сказать, что та-

Классификация источников положительных ионов           209