Словарь (стр. 23 )

Рис. 5. Схема плазменного- ускорителя с замкнутым дрейфом. Магн. поле H создаёт­ся магнитопроводом МПр и катушками КМП.

рис. 5. Если между анодом и катодом КК приложить разность потенциалов, то эл-ны начнут дрейфовать перпенди­кулярно электрич. E и магн. Н полям, описывая кривые, близкие к циклоиде. Длина ускорительного канала L вы­бирается так, чтобы высота электрон­ной циклоиды he была много меньше L (L>>he). В этом случае говорят, что эл-ны «замагничены». Высота ионной циклоиды hi в силу большой массы (Mi) иона в Мi/mе раз превосходит he (me — масса эл-на). Поэтому, если сделать длину канала L много меньше hi, то ионы будут слабо отклоняться магн. полем и под действием электрич. поля будут ускоряться практически по прямой линии. Энергия, набирае­мая ионами в таком ускорителе, близ­ка к разности потенциалов, приложен­ной между анодом и катодом, умно­женной на заряд иона, а разрядный ток близок току ускоренных ионов. В це­лом описываемый П. у. работает след. образом. Ускоряемый газ поступает через анод в кольцевой ускорительный канал УК (рис. 5). Здесь в облаке дрейфующих эл-нов нейтральные ато­мы ионизуются. Возникший при иони­зации эл-н за счёт столкновений и под влиянием колебаний диффундирует на анод, а ион, ускоренный электрич. полем, покидает канал. После выхода из канала ион (чтобы не нарушилась квазинейтральность) получает эл-н от катода компенсатора КК. Существует ряд модификаций П. у. с замкнутым дрейфом (с анодным слоем, однолинзовые, многолинзовые и т. п.). Эти ускорители в стационаре позволяют получать плазменные потоки с эфф.

током ионов от единиц до сотен А с энергией от 100 эВ до 10 кэВ и более.

у. у. по­явились в сер. 1950-х гг. и нашли при­менение как плазменные двигатели, в технологии для чистки поверхностей (методом катодного распыления), на­несения металлич. плёнок на разл. поверхности, в исследованиях по ионо­сферной аэродинамике, в термоядер­ных исследованиях (в качестве ин­жекторов плазмы), плазмохимии и т. д.

• Плазменные ускорители, под ред. [и др.], М., 1973; Физика и при­менение плазменных ускорителей, под ред. , Минск, 1974.

.

ПЛАЗМЕННЫЙ КАТОД, плазма вспомогат. разряда или плазменный слой на катоде спец. конфигурации (напр., в виде острия или набора острий), служащие в кач-ве эмиттеров эл-нов в осн. разряде. П. к. обладает рядом особенностей, представляющих технич. интерес (повыш. эмиссионной способностью, стабилизирующими св-вами и т. д.).

• , Плазменные ис­точники электронов, М., 1977.

.

ПЛАЗМЕННЫЙ ФОКУС, нестацио­нарный сгусток плотной, высокотем­пературной дейтериевой плазмы, слу­жащий локализованным источником нейтронов и жёстких излучений. П. ф. образуется в области кумуляции токо­вой оболочки на оси газоразрядной ка­меры в случае т. н. нецилиндрич. сжа­тия z-пинча. При пинч-эффекте со­здание, нагрев и термоизоляция плазменного столба происходят за счёт текущего через плазму тока него собств. магн. поля. Попытки поднять нейтронную эмиссию z-пинча путём увеличения мощности установок ока­зались неудачными: попадающие в плазму со стенок камеры примесные атомы увеличивали потери на излу­чение, возникающие пристеночные пробои шунтировали ток через плаз­менный столб, а развивающиеся неус­тойчивости, в частности «перетяжки» (неодновременное сжатие пинча по высоте), разрушали плазменный шнур как целое.

Изменения геометрии разрядной ка­меры, предпринятые впервые в кон. 50-х гг. в СССР, а затем в США, долж­ны были помочь преодолеть осн. недо­статки линейных пинчей. На рис. по­казаны схемы разрядных камер, пред­назначенных для получения П. ф.: а — с использованием геометрии коак­сиального ускорителя (США); б — с плоской геометрией электродов (СССР). Здесь корпус камеры служит катодом (2); введённый через изолятор (3) внутренний электрод — анодом (1). Камера заполняется дейтерием, и че­рез газ осуществляется разряд мощ­ной конденсаторной батареи. Харак­терная величина тока ~106 А. Оказа­лось, что при такой геометрии камеры токовая оболочка имеет криволиней­ную (нецилиндрич.) форму. Под дав­лением магн. поля образующаяся у изолятора токовая оболочка движется

542

Схемы разрядных камер.

сначала наружу, к боковым стенкам каморы, и вверх, затем токовый слой приобретает форму воронки со сжима­ющейся к оси горловиной (перетяж­кой), скользящей по поверхности ано­да. Сжатие перетяжки сопровождается частичным вытеканием в-ва вдоль оси. В результате выброса массы на огра­ниченном по высоте участке пинча удаётся резко повысить степень сжатия по радиусу, что увеличивает концен­трацию энергии в единице объёма плазмы. Локализованная в зоне сжа­тия плазма объёмом в неск. мм3 имеет плотность 1018—1020 см-3 при тем­пературе (5—6) •107 К и времени жизни ~10-7 с.

Физ. процессы, происходящие в зоне П. ф., сложны и разнообразны. Это, в частности, развитие макро - и микронеустойчивостей, генерация мощных (до 1011—1012 Вт) электронных и ион­ных пучков, нейтронных потоков (до 2•1012 н/имп) и эл.-магн. излучения «т радиоволн до жёсткого рентгенов­ского.

Установки с П. ф. могут использо­ваться в плазменных исследованиях, как источники нейтронов и жёстких излучений для решения ряда научно-технич. задач: материаловедч. и блан­кетных испытаний для управляемого термоядерного синтеза; импульсного активационного анализа короткоживущих изотопов; нейтронной терапии; накачки лазерных сред; изуче­ния высокоионизованных ионов; вз-ствия мощных пучков с плазмой и т. д.

• См. лит. при ст. Плазма.

, .

ПЛАЗМОН, квазичастица, описываю­щая колебания эл-нов вокруг тяжёлых ионов в плазме, в частности в плазме твёрдых тел. о=ћωL, где

ωL=√(4πne2/m) — плазменная часто­та. Здесь n —.концентрация эл-нов, m — масса эл-на (в твердотельной плазме — эффективная масса),

ПЛАЗМОТРОН (плазматрон, плазмен­ный генератор), газоразрядное устрой­ство для получения «низкотемператур­ной» (T≈104 К) плазмы. Физ. исследо­вания по созданию П. начались в 10-х гг. 20 в., однако широкое использова­ние П. в пром. и лаб. практике отно­сится к кон. 50 — нач. 60-х гг., когда были разработаны эфф. способы ста­билизации дугового и высокочастот­ного разряда.

постоянного тока состоит из след. осн. узлов: электро­дов, разрядной камеры и узла подачи ллазмообразующего в-ва; разрядная камера может быть совмещена с элек­тродами — т. н. П. с полым катодом (см. Разряд с полым катодом). работающие на переменном на­пряжении, используются реже. Су­ществуют дуговые П. с осевым и коак­сиальным расположением электродов, с тороидальными электродами, с дву­сторонним истечением плазмы, с рас­ходуемыми электродами и т. д. (рис. 1).

Различают две группы дуговых П.— для создания плазменной с т р у и и п л а з м е н н о й д у г и.

Рис. 1. Схемы дуговых плазмотронов: а — с внешней плазменной дугой: б — струйный; .1 — источник электропитания; 2 — разряд: 3 — плазменная струя; 4 — электрод; 5 — разрядная камера; 6 — обрабатываемое тело.

В П. 1-й группы плазма, создаваемая в разряде между катодом и анодом, истекает из разрядной камеры в виде струи. В П. 2-й группы дуговой разряд горит между катодом П. и обрабаты­ваемым телом, служащим анодом.

Стабилизация разряда в дуговых П. осуществляется магн. полем, потоком газа, стенками разрядной камеры, пучком эл-нов. Один из распростра­нённых способов м а г н и т н о й с т а б и л и з а ц и и разряда плазмоструйных П. с коаксиально распо­ложенными электродами состоит в соз­дании (с помощью соленоида) перпен­дикулярного плоскости электродов сильного магн. поля, к-рое вынуждает токоведущий канал дуги непрерывно вращаться, обегая электроды. Поэтому анодные и катодные пятна дуги пере­мещаются по кругу, что предотвраща­ет расплавление электродов.

Стабилизация, теплоизоляция и об­жатие дуги может осуществляться также г а з о д и н а м и ч е с к и м с п о с о б о м: газ подаётся в разряд­ную камеру по спец. каналам, в ре­зультате чего образуется газовый вихрь, обдувающий столб дуги и гене­рируемую плазменную струю; слой холодного газа под действием центро­бежных сил располагается у стенки камеры, предохраняя её от контакта с дугой. Если не требуется сильного сжатия потока плазмы (напр., в нек-рых П., используемых для плавки ме­талла), стабилизирующий газовый по­ток не закручивают, а направляют его параллельно столбу дуги. Как прави­ло, стабилизирующий газ явл. и плазмообразующим в-вом. Применяют так­же стабилизацию и обжатие дуги потоком воды.