Выше мы упомянули ионные магнетроны Иоффе- Юшманова [23], TIV. Это коаксиальные системы с продольным магнитным полем. В центре системы может находиться плазменный цилиндр (рис. 7.3.9а) 384 Гл. 7. Взаимодействие плазмы с поверхностями твёрдых тел под положительным потенциалом по отношению к периферии. В установке центральный "стержень" создавался плазмой, вытекающей из камеры с горящей дугой. В последующих экспериментах Жаринова, в которых ионные магнетроны детально изучены, это мог быть просто твёрдотельный цилиндр-анод (рис. 7.3.96). В этом случае в системе поддерживалось небольшое давление газа ~ 10~3Тор. За счет разности потенциалов, приложенной между анодом и внешним кольцевым электродом загорался разряд. В этих системах толщина зоны ионизации и ускорения составляет несколько электронных ларморовских радиусов. Поэтому достаточно небольшого числа столкновений, чтобы возникший в слое за счет ионизации электрон мог попасть на анод. В то же время возникающие ионы покидают слой без столкновений, ускоряясь электрическим полем. Динамика нейтральных частиц и ионов в ионных магнетронах полностью описывается простой кинетической моделью, тогда как для электронов можно написать следующую гидродинамическую систему уравнений: — {пи )=/Зпщ- дх G.3.37) ^ = ^ + -[и,Н]+Е. a en с Здесь ? — энергетическая цена иона. Ряд существенных выводов о системе можно сделать с помощью простых оценок. Учтем, что приложенная разность потенциалов достаточно велика и составляет многие сотни вольт. Как следует из G.3.37), элек- тронная температура Те в слое соизмерима с приложенной разностью потенциалов, т.е. по крайней мере Те ~ 100эВ. При таких значениях Те коэффициент ионизации /3 = (av) практически перестает зависеть от энергии электронов. Усредняя первое из уравнений G.3.37) по толщине слоя 5, получаем число электронов, рождающихся в слое и попадающих, в конечном счете, на анод: (Пе^)анод = (™е)ион ПеПа5, G.3.38) где па — концентрация атомов. В то же время ж-компонента второго уравнения G.3.37), если пренебречь Vpe и единицей в законе Ома, имеет вид Зех « 7^9 ' G-3-39) Приравнивая G.3.38) и G.3.39) и учитывая, что ^ и. _ е2пете_ __ ___ , , _ __ 1 где 1УИ0Н — частота ионизационных столкновений; щ — частота рассеяния электронов, получаем выражение для толщины прианодного слоя (А. В. Жаринов, [44]) G.3.40) и /2eU me Здесь ре = \ —: — ларморовскии радиус, рассчитанный по полному приложен- ному напряжению. Формула G.3.40) показывает, что при классической проводимости толщина прианодного слоя порядка электронного ларморовского радиуса. Подробнее исследования свойств рассматриваемого слоя были выполнены на приборах типа изображенного на рис. 7.3.96. Они показали разумное соответствие расчётного зна- чения толщины слоя с экспериментальным.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Ионные магнетроны» з дисципліни «Введення в плазмодінаміку»
