Створення та динаміка негативно заряджених частинок у плазмових електромагнітних уловлювачах - Автореферат

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. В.Н. АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико - математичних наукРобота виконана на кафедрі фізики плазми Харківського національного університету ім. Науковий керівник кандидат фізико - математичних наук, доцент Бориско Володимир Миколаєвич, Харківський національний університет ім. Офіційні опоненти: доктор фізико - математичних наук, професор Пятак Олександр Іванович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, завідуючий кафедри фізики; кандидат фізико - математичних наук, старший науковий співробітник Гаркуша Ігор Євгенійович, Інститут фізики плазми ННЦ ХФТІ НАН України, начальник лабораторії плазмових прискорювачів відділу плазмодинаміки. Захист відбудеться "11 "листопада 2005 р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 64.051.12 в Харківському національному університеті ім.Іонізаційні процеси в області прискорення і транспортування заряджених частинок призводять до зміни емісійних властивостей плазми та первеансу пучків заряджених частинок, що витягуються. Існує необхідність вирішення ряду наукових питань, які належать до вивчення фізичних процесів, що відповідають за ефективність витягу електронів із плазмових джерел на основі відбивного розряду з порожнистим катодом при відносно невисоких напругах, що витягають електрони, в умовах форвакуумного тиску робочого газу, інтенсивного іонного бомбардування електродів та хімічно агресивного газового середовища. У таких умовах існуючі системи керування параметрами електронних пучків, засновані на зміні розрядного струму і величини напруги, що прискорює електрони, стають неефективними, тому що призводять до зміни робочих режимів джерела та викликають зниження електричної міцності високовольтних проміжків. Конкретними задачами досліджень є: (1) визначення впливу різних зовнішніх, в тому числі і геометричних параметрів пеннінгівського розряду, параметрів плазми та коливальних процесів у плазмі на динаміку електронів з аномально великою енергією, а також пошук ефективного методу керування параметрами пучків електронів, що ежектуються; (2) визначення впливу масового числа робочого газу, а також електричної несиметрії між катодами на формування потоків електронів з відбивного розряду з порожнистим катодом у діапазоні робочих тисків Р = 10-4 - 10-2 Тор, при напругах U <600 В, що витягають електрони; (3) зясування можливості генерації негативних іонів в однощілинному гострокутному електромагнітному уловлювачі з плазмовим джерелом електронів. Експериментально встановлені особливості розрядних та емісійних характеристик плазмового джерела електронів на основі електрично-несиметричного відбивного розряду з порожнистим катодом при використанні робочих газів з різними масовими числами та їх суміші у діапазоні тисків робочих газів Р = 10-4 - 10-2 Тор при напругах U <600 В, що витягають електрони.В експериментах застосовувалися пеннінгівська система розрядних електродів з холодними катодами, пеннінгівська система розрядних електродів з порожнім катодом і система електродів обємного джерела негативних іонів. Дослідження проводилися в стаціонарному режимі горіння розряду при тиску робочого газу (аргон, водень, повітря) Р = (0,01 - 1)?10-3 Тор, анодній напрузі Ua = 0,5 - 3,5 КВ, розрядних струмах Ір = 0,1 - 100 МА. Пеннінгівська система розрядних електродів з порожнистим катодом (рис.2) складалася з порожнистого неохолоджуваного графітового катода 1, відбивного графітового катода 2, циліндричного анода 3, електрода 4, що витягає електрони, та колектора електронів 5. Потенціал електрода 4, що витягає електрони, змінювався в діапазоні Uвит = 0 - 600 В, а різниця потенціалів між катодами 1 і 2 - DU = 0 --600 В. Показано, що при використанні замість аргону або повітря більш легкого робочого газу водню, при зменшенні діаметра розрядних електродів c 80 до 18 мм, зміні геометрії відбивного катода з циліндричної на плоску, а також при негативному зсуві потенціалу катода 1 діапазони зовнішніх параметрів розряду, при яких спостерігається ежекція електронних пучків в аксіальному напрямку, поширюються в область більш високих тисків робочого газу й анодних напруг.У дисертаційній роботі розглянуто такі питання: динаміка електронів з аномально великою енергією в плазмових системах на основі пастки Пеннінга; формування потоків електронів з плазмового джерела на основі електрично-несиметричного відбивного розряду з порожнистим катодом при використанні робочих газів з різними масовими числами та невисоких напруг, що витягують електрони; генерація негативних іонів в плазмовому джерелі на основі однощілинного гострокутного електромагнітного уловлювача та плазмового джерела електронів з порожнистим катодом.

Основний зміст дисертації