Вакуумно-плазменные процессы и технологии. Ефремов А.М - 94 стр.

UptoLike

94
покоившегося в начале координат, при различном отношении
ω
ω
ϕ
/
c
=
. По мере приближения частоты поля к циклотронной часто-
те (к так называемому циклотронному резонансу) путь, проходимый
электроном в электрическом поле (вдоль оси Х), все более возрастает,
радиус его траектории увеличивается во времени, и в среднем от пе-
риода к периоду увеличивается энергия электрона. Для магнитного
поля 875 Гаусс величина
c
ω
= 2.45 ГГц, при этом если для возбужде-
ния плазмы используется электрическое поле аналогичной частоты,
то есть
c
ω
ω
=
= 2.45 ГГц, имеет место явление циклотронного резо-
нанса. Соответственно, плазма, возбуждаемая в системе скрещенного
магнитного и переменного электрического полей при
c
ω
ω
=
называ-
ется ЭЦР плазмой.
-6 -4 -2 0 2 4 6
-8
-6
-4
-2
0
2
4
3
2
1
x(t)
y(t)
а)
0 2 4 6 8 10 12 14
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
4π
2π
1
2
ωt
x(t), отн.ед.
б)
Рис. 2.4.1. Характеристики движения электрона в скрещенном посто-
янном магнитном поле и переменном электрическом: а - траектория
движения (1 -
ϕ
=0.4. 2 -
ϕ
=0.5. 3 -
ϕ
=0.9); б - изменение координаты
электрона по направлению действия электрического поля (1 -
ϕ
=0.5. 2
-
ϕ
=0.9).
E
r
действует вдоль оси Х, а
B
r
плоскости рисунка
Рассмотрим теперь, как изменится картина явления при наличии
столкновений. Пусть имеется реактор, геометрия которого изображе-
на на рис. 2.4.2. Переменное электрическое поле действует вдоль оси
X, то есть tEE
X
ω
sin
0
=
, а постоянное магнитное поле направлено
вдоль оси Z , то есть
Z
BB
=
. Индексами отмечены соответствующие
проекции. Будем полагать, что имеем дело с электронами, имеющими
одинаковые скорости, которые теряют энергию в результате столкно-
вений с частотой
m
ν
, не зависящей от скорости. Запишем уравнения
движения электрона в выбранной системе координат:
покоившегося в начале координат, при различном отношении
ϕ = ωc / ω . По мере приближения частоты поля к циклотронной часто-
те (к так называемому циклотронному резонансу) путь, проходимый
электроном в электрическом поле (вдоль оси Х), все более возрастает,
радиус его траектории увеличивается во времени, и в среднем от пе-
риода к периоду увеличивается энергия электрона. Для магнитного
поля 875 Гаусс величина ωc = 2.45 ГГц, при этом если для возбужде-
ния плазмы используется электрическое поле аналогичной частоты,
то есть ω = ωc = 2.45 ГГц, имеет место явление циклотронного резо-
нанса. Соответственно, плазма, возбуждаемая в системе скрещенного
магнитного и переменного электрического полей при ω = ωc называ-
ется ЭЦР плазмой.
      y(t)                                      8 x(t), отн.ед.
 4                                                                                      2
                                                6
 2                                 3                                           1
                                                4
 0
                                                2
             1
 -2                                             0
                               2
 -4                                             -2

 -6                                             -4
                                                                      2π                    4π
                                                -6
 -8
      -6     -4   -2   0   2   4       6             0   2        4    6   8       10       12   14
                                       x(t)                                                      ωt

а)                                    б)
Рис. 2.4.1. Характеристики движения электрона в скрещенном посто-
янном магнитном поле и переменном электрическом: а - траектория
движения (1 - ϕ =0.4. 2 - ϕ =0.5. 3 - ϕ =0.9); б - изменение координаты
электрона по направлению действия электрического поля (1 - ϕ =0.5. 2
           r                             r
- ϕ =0.9). E действует вдоль оси Х, а B ⊥ плоскости рисунка

      Рассмотрим теперь, как изменится картина явления при наличии
столкновений. Пусть имеется реактор, геометрия которого изображе-
на на рис. 2.4.2. Переменное электрическое поле действует вдоль оси
X, то есть E X = E0 sin ωt , а постоянное магнитное поле направлено
вдоль оси Z , то есть B = BZ . Индексами отмечены соответствующие
проекции. Будем полагать, что имеем дело с электронами, имеющими
одинаковые скорости, которые теряют энергию в результате столкно-
вений с частотой ν m , не зависящей от скорости. Запишем уравнения
движения электрона в выбранной системе координат:

                                           94