Плазменная струя дугового источника ионов : Исследования и приложения

• Автор: Баткин, Владимир Ильич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ПЛАЗМЕННАЯ СТРУЯ КАК КОМПЕНСИРОВАННЫЙ ПУЧОК НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ИОНОВ
1.1. Адиабатическое охлаждение плазменной струи
1.2. Скорость ионов плазменной струи дугового источника
1.3. Влияние потенциалов на границе плазмы на скорость ионов
1.4. Методика измерений продольной скорости ионов и потенциала плазменной струи
Измерение продольных скоростей ионов
Метод возмущающих зондов
В Ы В 0 Д Ы
Глава 2. ПЛАЗМЕННАЯ СТРУЯ В СЛАБОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ
2.1. Исследования плазменной струи в продольном магнитном поле
2.2. Фокусировка плазменной струи продольным мгнитным полем: феноменология
2.3. Данные о механизме квадратичной и линейной по магнитному полю фокусировки плазменной струи
2.4. Фокусировка плазменной струи и температура ионов
2.5. Модели и оценки
Диссипативная модель
Динамичееская модель
Усвершенствованная динамическая модель
Пропорциональная фокусировка плазменной струи в средних магнитных полях

2.6. Плазменная струя в поперечном магнитном поле
В Ы В 0 Д Ы
Глава 3. ПРИЛОЖЕНИЯ ПЛАЗМЕННОЙ СТРУИ
3.1. Использование плазменной струи для стимуляции
и наблюдения явлений на поверхности
3.2. Рассеяние пучка быстрых атомов водорода на
газовых мишенях
3.3. Источник ионов для ускорителя
В Ы В 0 Д Ы
3 А К Л Ю Ч Е Н И Е
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
П Р И Л0 ЖЕ Н И Я

ВВЕДЕНИЕ
Ионные источники в настоящее время широко используются в ускорителях заряженных частиц, в термоядерных установках, в реактивных движителях, в разнообразных технологических процессах. Соответственно применению различаются требования, предъявляемые к источникам. Ионный источник в ускорителе должен создать первичный пучок, обладающий малым поперечным фазовым объемом, заданным конструкцией ускорителя током и однородной плотностью. Кроме того, его поперечный размер и угол разлета должны быть согласованы с трактом ускорителя, принимающем этот пучок. Если источник предназначен для создания пучка быстрых атомов для нагрева плазмы, то на первое место выходят требования величины потока ионов, энергетической и газовой эффективности и однородной плотности тока в большой апертуре. Если плазма, вырабатываемая газоразрядным прибором, предназначена для технологического применения, то важна энергетическая
эффективность прибора, спектр ионных и электронных энергий, плотность плазмы в рабочей зоне и размер облучаемых
поверхностей.
Еще в ранних работах по газоразрядным источникам ионов 11,2] измерялось энергетическое распределение ионов и было известно, что "проникающая" плазма, выходящая из отверстия газоразрядного прибора во внешнее пространство, движется в целом со скоростью большей или порядка тепловых скоростей ионов [3]. Движение плазмы связано, в частности, с действием амбиполярного электрического поля, вызванного падением
меняется с 38 В до 51 В. На рис. 1. 6 даны спектры ионов в аномальном С13 и нормальном С2Э режиме. Для наглядности на спектр С13 наложен сдвинутый образ спектра С23. Если деформацию правой части С13 принять результатом развития медленной плазменной неустойчивости, то спектр С13 образуется из ионов спектра С23, приобретших дополнительное ускорение. Вероятно, скачок и связан с анодным падением

потенциала, которое дополнительно ускоряет электроны и этим
увеличивает объемное падение потенциала в плазменной струе.
В таком случае ионы образуются после анодного падения.
Другим фактором, влияющим на скорость ионов, является
смещение на стенках экспандера. Показанная на рис
зависимость кинетической энергии ионов водорода Е от ЗДС

смещения ф иллюстрирует возможность управления энергией ионов.

Рис.1.7. Зависимость кинетической энергии ионов Н от ЭДС смещения на стенках экспандера.