- •2.2 Плазменные ускорители
- •2.2.1 Классификация плазменных ускорителей
- •2.2.2 Плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов (уздп)
- •2.2.3 Плазменные ускорители с собственным магнитным полем
- •2.2.4 Торцевые холловские плазменные ускорители
- •2.2.5 Технологические установки на основе пу
- •2.3 Применение плазменных технологий в медицине
2.2.2 Плазменный ускоритель с замкнутым дрейфом электронов (уздп)
Схема ПУ такого типа, называемого еще ускорителем с замкнутым дрейфом электронов и фокусировкой в протяженном ускоряющем слое с помощью магнитного поля (УЗДП), показана на рис. 2.9.
Основные элементы УЗДП – система магнитов с коаксиальным магнитопроводом, кольцевой ускорительный диэлектрический канал (разрядная камера), анод в глубине канала, служащий также распределителем рабочего газа или пара, катод-компенсатор, эмиттирующий электроны.
Если между анодом и катодом приложить разность потенциалов, то электроны начнут дрейфовать перпендикулярно электрическому Е и магнитному Н полям, описывая в кольцевом канале кривые, близкие к циклоиде. Величина магнитного поля Н в ускорительном кольцевом канале и его длина L подбираются так, чтобы шаг электронной циклоиды hе был много меньше L. В этом случае говорят, что электроны "замагничены".
Ш аг ионной циклоиды hi в силу большой массы Мi иона в Мi /mе раз превосходит he (mе – масса электрона). Поэтому если сделать длину канала L много меньше hi, то ионы будут слабо отклоняться магнитным полем и под действием электрического поля будут ускоряться практически по прямой линии.
Э
Рисунок 2.9 – Схема плазменного ускорителя
с замкнутым дрейфом.
МПр – магнитопровод; КМП – катушки
магнита; ДК – кольцевая диэлектрическая
разрядная камера,
УК - ускорительный канал;
КК - катод-компенсатор
Распределение радиальной составляющей магнитной индукции Вr (напряженности магнитного поля Нr) вдоль оси канала неравномерное (рис. 2.10), она нарастает от анода к срезу разрядной камеры (выходу ускорителя). Это позволяет:
уменьшить долю ионов, попадающих на стенки канала, путем фокусировки ионного потока;
достичь большей устойчивости режима ускорения посредством подавления колебаний (неустойчивостей) плазмы в канале.
В случае идеальной организации процесса поток электронов вдоль канала должен быть равен нулю, т.е. разрядный ток Iр должен быть равен току ускоренных ионов Ii В лучших конструкциях таких ПУ величина Ii/Iр близка к единице.
Т
Рисунок 2.10 – Осевое распределение
величины радиальной составляющей
внешнего магнитного поля в канале
ускорителя