|
Рис. 8.11. Изображение калютрона: а — сечение вдоль пучка, параллельно силовым линиям магнитного поля; б — сечение, расположенное перпендикулярно линиям магнитного поля. |
Показанный на рис. 8.11 антикатод, представляющий собой ненагреваемую вольфрамовую пластину под катодным потенциалом, до некоторой степени улучшает характеристики источника, однако существенным элементом конструкции он не является. Источник работает с таким же успехом и в случае, когда плазменный столб на торце, противоположном катодному, ограничен потенциалом анода.
В этих источниках щель, формирующая поток первичных электронов, весьма узка, так что электроны легко дрейфуют в область, где они могут двигаться вдоль магнитных . силовых линий в направлении электродов под анодным потенциалом. В работах Бома [33—35] было показано, что в такой конфигурации потенциал плазмы положителен относительно анода, так что легко понятным становится эффективное поперечное собирание ионов.
Можно представить, что поток плазмы вдоль силовых линий магнитного поля будет настолько более быстрым по сравнению
210 Глава 8
с потоком поперек поля, что это приведет (см. анализ, проведенный в разд. 3.5 А) к изменению плотности вдоль плазменного столба, как это показано на рис. 3.5.
В действительности при давлениях, когда длина свободного пробега первичных электронов имеет порядок (или больше) длины разрядной камеры, такого изменения плотности не наблюдается. По-видимому, плотность тока и величина угловой расходимости пучка постоянны вдоль эмиссионной щели. Хотя плазменный поток вдоль магнитных силовых линий, безусловно, быстрее поперечного потока, однако из-за малых (по сравнению с длиной) поперечных размеров системы ионный дрейф происходит главным образом поперек поля (за исключением областей, близких к торцам плазменного столба).
Г. Дуоплазматрон
В источнике Арденне [12], получившем название Дуоплазматрон, плазма, образованная таким же образом, как и в уноплазматроне, подвергается резкому сжатию в области эмиссионного отверстия в аноде с помощью сильной магнитной линзы. Продольное магнитное поле создается между промежуточным и анодным электродами, которые выполняют роль полюсных наконечников. Само магнитное поле создается катушкой, показанной на рис. 8.12. Промежуточный электрод был сделан до-
|
|
|
Катушка |
|
Катушка |
|
Kamод |
|
Промежуточный электрод |
|
Железо |
|
Анод |
|
Молибденовая вставка |
Рис. 8.12. Дуоплазматрон Арденне [12].
Классификация источников положительных ионов 211
статочно толстым так, чтобы в катодной области магнитное поле отсутствовало и в области между катодом и промежуточным электродом был бы возможен уноплазматронный режим разряда. При движении электронов в направлении анода они попадают в сильно сходящееся магнитное поле (качественное
|
|
|
Ось |
|
Промежуточный - злектрод |
|
Часть анода, выполненная из железа |
Рис. 8.13. Качественная картина силовых линий магнитного поля в области между полюсными наконечниками (промежуточный электрод и анод) дуоплазматрона.
представление магнитного поля в этой области дано на рис. 8.13). Все это приводит к образованию вблизи извлекающего отверстия в анодном электроде небольшой области плазмы высокой плотности. В работе с этим источником Арденне получил стационарный пучок попов Н+ с током 80 мА из отверстия Ø 1,2 мм при извлекающем напряжении 60 кВ. При напряжении и токе разряда 120 В и 2 А соответственно и вытягиваемом токе 80 мА газовая эффективность оказалась равной 95%, что явилось выдающимся достижением.
В работе Келли [151] было доказано, что ферромагнитный анод не является необходимым элементом конструкции дуоплазматрона. Источник Келли имел геометрию, близкую к дуоплазматрону Арденне. Отличие заключалось лишь в том, что вместо железного анода был установлен охлаждаемый водой медный анод с вольфрамовой вставкой — втулкой. Для получения магнитного поля, нарастающего от нулевого значения в катодной области до своего максимума в области отверстия в аноде (в этом и заключается сущность устройства дуоплазматрона), нет никакой необходимости в использовании анода из ферромагнитного материала, Действительно, в источнике Келли [151] магнитное поле в районе анодного отверстия составило 4 кГс. Максимально достигнутый ток пучка ионов
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
