Введение к работе
Актуальность работы. Инжекция многоамперных пучков быстрых
атомов изотопов водорода с энергией несколько десятков килоэлектронвольт в настоящее время является одним пз основных способов создания и нагрева плазмы в магнитных ловушках. Основной способ получения пучков атомов с такими энергиями состоит в перезарядке пучка положительных ионов на газовой или парометаллнческой мишени. Для электростатического формирования и ускорения многоамперного пучка ионов необходимо сформировать пространственно однородную плазменную поверхность с высокой временной стабильностью. Интенсивные ионные и атомные пучкн используются для различных других физических экспериментов и технологических исследований.
Основу настоящей работы составляют экспериментальные результаты но генерации низкотемпературных плазменных потоков, формированию из них однородной плазменной эмиссионной поверхности и извлечению из нее и фокусировке многоамперного квазнстацнонарного пучка ионов.
Основные цели работы:
дальнейшее развитие работ по созданию многоамперных газоразрядных дуговых квазистационарных и импульсных генераторов плазмы с холодным катодом;
исследования способов формирования однородной эмиссионной плазменной поверхности из бесстолкновительных плазменных струй;
получения интенсивных импульсных и квазистационарных протяженных пучков ионов.
Научная новизна и значимость работы. В работе изучены процессы, происходящие в генераторах плазмы с холодным катодом и маг-нитноизолированным анодом.
Обнаружено повышение потока плазмы, выходящего из генератора, при увеличении магнитного поля в прианодной области.
Найдена область устойчивой генерации плазмы в зависимости от тока разряда н величины прнанодного магнитного поля.
Изучено формирование однородной эмиссионной поверхности из плазменных струй при помощи периферийного магнитного поля и быстро спадающего магнитного поля.
Найдены и экспериментально реализованы конфигурации магнитного поля, выводящие на однородную эмиссионную поверхность до 50% плазмы, вышедшей из генераторов при плотности потока плазмы до 1 А/см2.
Исследована стабилизация тепловой неустойчивости электродов круглого сечения многоапертурнон ионно-оптической системы для формировании мощного квазистационарного ионного пучка.
Изучена возможность геометрической фокусировки пучка.
Практическая ценность работы. На основе проведенных исследований изготовлены и испытаны мощные импульсные и квазистационарные ионные источники для нагрева плазмы в открытых ловушках и для экспериментов по взаимодействию мощных ионных потоков с твердым телом.
Апробация работы. Работы, положенные в основу диссертации, докладывались и обсуждались: на Всесоюзных и Международных семинарах по физике и технике интенсивных источников ионов и ионных пучков (Киев, 1980, 1981, 1983, 1984, 1988, 1989, 1990, 1991, 1992 гг.); на Всесоюзных конференциях по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу (Звенигород, 1980, 1982, 1993 гг.); на Всесоюзной конференции по физике низкотемпературной плазмы (Ленинград, 1983 г.); на Всесоюзной конференции по плазменным ускорителям и ионным инжекторам (Днепропетровск, 1986 г.); на Международной конференции по ионным источникам (Беркли, США, 1989).
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Текст диссертации изложен на 97 страницах, включая 51 рисунок и 2 таблицы. Список литературы содержит 63 наименования.