Аналіз фізичних процесів, що діють у плазмі джерел позитивних і негативних іонів водню на основі відбивного розряду з металогідридними катодами. Особливості механізмів утворення іонів водню. Вплив плазми розряду на газо-емісійні властивості електродів.
Аннотация к работе
Найбільш важливими з них є густина плазми, температура її компонентів, форма та площа плазмової поверхні поблизу емісійного вікна плазмового джерела, розподіл і напруженість електричного поля у проміжку між емісійним вікном та електродом, який здійснює витягування іонів з плазми. Такі джерела знаходять широке застосування у генераторах нейтронів, інжекторах швидких атомів водню, в дослідженнях з керованого термоядерного синтезу, створенню нових технологій обробки і модифікації поверхні напівпровідникових і діелектричних матеріалів пучками нейтральних атомів або негативних іонів водню. Перші дослідження виявили ряд переваг використання таких електродів у джерелах негативних іонів водню на основі таких розрядів, що повязано, на думку авторів, зі збільшенням перерізу дисоціативного прилипання за рахунок десорбції молекул у термодинамічно нерівноважному стані [Shmalko Yu.F. et. al. Але результати цих досліджень мають попередній характер і не дозволяють повністю виявити фізичні процеси, які відповідають за підвищення виходу іонів Н-з таких джерел. Конкретними задачами досліджень є: (1) визначення впливу металогідридних плоского й порожнистого катодів на характеристики відбивного розряду, а також виявлення впливу плазми розряду на газоемісійні властивості таких електродів; (2) зясування можливостей застосування металогідридів в якості катодів у плазмових джерелах позитивних іонів водню й знаходження методів керування енергетичними спектрами пучків позитивних іонів водню, що витягаються; (3) виявлення особливостей механізмів утворення негативних іонів водню в плазмі відбивного розряду з металогідридним катодом.У якості плазмо-утворюючого проміжку джерела позитивних іонів водню використовувалась пенінгівська система розрядних електродів з холодними металогідридними катодами й пенінгівська система розрядних електродів з металогідридним порожнистим катодом. В експериментальних дослідженнях, повязаних із джерелами негативних іонів водню застосовувалася пенінгівська система з катодом, що розжарюється, і холодним металогідридним катодом. Анодний і катодний електроди були виготовлені з нержавіючої сталі із внутрішнім діаметром 30 мм. Торець одного з катодів, звернений до аноду, був закритий пластиною, що виготовлялась з нержавіючої сталі або з міді. 1), за винятком того, що в якості одного з катодів використовувалася система електрично ізольованих один від одного пяти дискових електродів із отвором по центру 6 мм, які формували геометрію секціонованого порожнистого катоду (рис.Показано, що зі збільшенням ступеня насиченості плоского металогідридного катоду потрібні більш високі анодні напруги для стабільної роботи розряду. Також встановлено, що збільшення ступеня насиченості металогідридного катоду воднем призводить до збільшення густини плазми на осі відбивного розряду поблизу такого катоду. Густина плазми на осі системи поблизу металогідридного катоду зі ступенем насиченості, що наближався до максимального, була на порядок величини більше, ніж у випадку контрольного експерименту й становила n ~ 2·1010 см-3. Даний ефект досягається завдяки десорбції водню з такого катоду, оскільки основна частина (до 70%) теплової потужності, що виділяється на катоді, витрачається на генерацію плазмо-утворюючого газу за рахунок розкладання гідридних фаз матеріалу катоду внаслідок ендотермічної реакції. 3.3 досліджуються особливості роботи металогідридного порожнистого катоду у відбивному розряді у двох режимах зовнішнього газопостачання: через порожнину катоду й у газорозрядний проміжок.При витягуванні іонів з боку мідного катоду (у присутності металогідридного), або якщо обидва катоди були виготовлені з міді, даного ефекту не спостерігалося. Виміри функцій розподілу іонів за енергіями, що витягуються із відбивного розряду з плоским металогідридним катодом показали, що окрім основного піку на функції розподілу іонів за енергіями у районі 1,1 - 1,2 КЕВ, відбувається поява також додаткового максимуму в низько енергетичній (~ 600 ЕВ) області. Перший максимум у районі 600 ЕВ відповідає іонам, що утворилися в результаті іонізації на осі розряду водню, який десорбується з металогідридного катоду. У випадку електрично симетричного відбивного розряду з порожнистим катодом характер й величина струму іонів, що витягується, а також їх енергетичні спектри як для металогідридного, так і для мідного порожнистих катодів практично не відрізнялися. Однак, при подачі негативного потенціалу на всі секції мідного порожнистого катоду іонний струм, що витягуються, зменшується практично лінійно одночасно зі зменшенням негативного зміщення, у той час як для металогідридного порожнистого катоду при зміщенні Ucm <-1 КВ відбувається стабілізація струму, що витягується, на деякому рівні.У дисертаційній роботі розглянуті наступні питання: вплив металогідридних плоского і порожнистого катодів на характеристики відбивного розряду, а також виявлення впливу плазми розряду на газоемісійні властивості таких електродів; можливість застосування металогідридів в якості к