Способ получения потока ионов

/00, Н 01 1 27 151) 5 ИЕ ИЗОБ оЕ 36393 ртсб,";. Д.; . 1 ЦД с ,г ВИДБТЕЛЬСТВ ВТОР СИО/24-258О. Бюп. У 40аненко, Б.И.ИВ.Н.Шулико ов,88. 8) кий В Дизенко В.Н. Энергоатомных потоко ся повьппе в, На раб спас ока и может а ег о ытьосгре"ах ков, стан ре ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(21) 4427097 (22) 16.05.8 (46) 30.10,9 (72) В.К.Тар АЛ.Егоров и (53) 533. 9 (О (56) Быстриц Мощные ионны издат, 1984,Грановски в газах.-М.: (54) СПОСОБ (57) Изобрет получения и е пучки.-Г152 с.й В.Л., Электрический тоНаука, 1979,72.ПОЛУЧЕНИЯ ПОТОКА ИОНОВ ение относится к области использования мощных ионЦелью изобретения являние плотности потока но.-. чую камеру, содержащую Изобретение относится получения интенсивного п в газоразрядной плазме и использовано для создани нове мощных ионных источ ва плазмы в термоядерныхи т,д.Цель изобретения - повышение плотности потока ионов.Пучково-плазменный разряд реализуется следующим образом.Электронный пучок, проходя че э нейтральный газ, создает в результате парных соударений плазму с плотностью порядка плотности пучка. При взаимодействии пучка с этой плазмой развивается неустойчивость, которая сопровождается возбуждением интенсив 2плазмообразуюшую среду, накладывают скрещенные электрическое и магнитное поля. Вдоль магнитного поля прону" скают электронный пучок.Параметры пучка и магнитного поля выбирают так чтобы поддерживался плазменно-пучковый разряд. За счет пропускания вдоль магнитных силовых линий дополнительнога электронного пучка и осуществления пучково-плазменного разряда достигается увеличение плотно" сти потока ионов на два порядка.Изобретение позволяет создать более эффективные ионные источники, например, для нагрева плазмы в термоядерных установках или для технологических целей. 1 ил. ных колебаний, Электроны плазмы приобретают энергию, достаточную дляионизации нейтрального газа. Этоприводит к возникновению лавинообразного процесса, когда эа время,сравниваемое с временем свободногопробега плазменных электронов принеупругих соударениях, происходитпрактически полное выгорание нейтрального газа в области электронногопучка. Плотность плазмы в областираспространения электронного пучкастановится на два - четыре порядкабольше плотности электронов пучка.Возбуждение ВЧ- и НЧ-колебаний приводит к сильному возрастанию энергии электронов плазмы, а также кзначительному увеличению дрейфа плаз 16035455 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мы поперек магнитного поля. В отличие от известного способа (разряда Леннинга), где начальная плазмав прианодной области создается Осциллирующими между анодом и катодомэлектронами согласно предлагаемомуспособу начальная прианодная плазмаобразуется благодаря дрейфу поперекмагнитного поля плазмы пучково-плазменного разряда (НПР), Ее концентрация значительно выше, чем в разрядахПеннинга. В дальнейшем развитии процесса, при наличии ППР на оси системы и скрещенных электрического и магнитного полей, в прианодной областисоздается плазма с гораздо большейконцентрацией, чем в случае обычного(известного) пеннинговского разряда.Подвижность электронов поперек магнитного поля В сВязи с ВысОким урОВнем турбулентности плазмы при развитии пучково-плазменной неустойчивости значительно выше в предлагаемомспособе, чем в известном, Высокаяконцентрация плазмы в прианодном слоеи большая поперечная подвижность электронов слоя приводит к росту анодного тока и, соответственно, к увеличению потока ионов.На чертеже показана схема установ-,ки для реализации способа,Установка содержит электроннуюпушку 1, стеклянную рабочую камеру2, катушки 3 постоянного магнитногополя, медный полый цилиндр 4, диафрагмы 5 и цилиндр Фарадея 6.Способ осуществляется следующимобразом.Электронный пучок, сформированный электронной пушкой 1 (с эиеогией электронов Я до 10 КэВ, током1 до 2 А длительностью 1, = 100 мкс)через входную диафрагму 5 инжектируется в рабочую камеру 2, в которойнатекателем поддерживается необходимое давление. Электронная пушка ирабочая камера находятся в продольном постоянном магнитном поле с напряженностью Н 2 до 2 кГс, создавае.мом катушками 3. В камере заялгаетсяпучково-плазменный разряд, образующий плазменный шнур. Пучково-плазменный разряд зажигается Н 2300 Э,р1 10 " Тор, Е3000 эВ, 1500 МА.Находясь в контакте с диаФрагмойи цилиндром Фарадея 6 И = 20 мм),плазменный шнур имеет близкий к нулевому потенциал относительно земли. При подаче положительного потенциала на анод (полый медный цилиндр 4) между плазменным шнуром и анодом Образуется радиальное электрическое поле Е г, перпендикулярное магнитному полю. В рабочей камере заяжгается самостоятельный разряд в скрещенных Е- и Н-полях. О наличии процесса пучково-плазменного взаимодействия судят по появлению ВЧ-сигнала из области взаимодействия на зонде (на чертеже не показан), 0 зажигании разряда в скрещенных полях судят по появлению ионного тока на коллекторе (цилиндр Фарадея) и яркому свечению всего объема рабочей камеры как до Выходной диафрагмы 5, так и после нее. Начало импульса иойного тока коррелируютс появлением ВЧ-сигнала на зонде.Длительность импульса ионного тока составляет около 20 мкс. Из вольт" амперной характеристики следует, что при П = 400 В плотность ионного тока21 р 50 А/см, что на два порядка больше плотности тока в пеннинговском разряде.Величина ионного тока на коллектор от магнитного поля в пределах 0,3- 2 кГс существенно не зависит. Также слабая зависимость наблюдается от давления в рабочей камере при р =110 - 1.10 мм рт.ст.- 41Величина тока электронного пучка в пределах 0,5-2 А и энергия электронов пучка Б( 3-10 кэВ практически не влияет на ионный ток. Такое поведение разряда можно объяснить тем, что параметры пучково-плазменного разряда от указанных величин магнитного поля, давления газа, тока электронного пучка и энергии электронов слабо зависят.Формула из обр етенияСпособ получения потока ионов, включающий создание в рабочей разряд" ной камере, содержащей плазмообразующую среду, скрещенных электрического и магнитных полей, ионизацию среды электронами и вытягивание ионного потока из разрядного промежутка, при этом величину индукции магнитного поля выбирают из условия замагниченности электронов, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения плотности потока ионов, вдоль магнитного поля направляют электрон5 1603545 6цый пучок, причем энер гпю электронов условия поддержания пучково-плпзмен" пучка и величину тока выбирают из ного разряда. Составитель К. Клоповскийактор Л. Нчолинская Техред Л,Олийнык Корректор Т.Иал Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина,10 Заказ 3394 ВНИИПИ Государственног 113035Тираж 682омитета по .изобретеосква, Ж, Раушск Подписноеи и открытиям при ГКНТ СССР наб., д. 4/5