Условия локализации плазмы в МРУ

Одной из характерных особенностей МРУ является локализация плазмы аномального тлеющего разряда у распыляемой поверхности мишени, причем плотность плазмы максимальна в центральной части над зоной распыления. Причина локализации плазмы относительно средней линии зоны распыления объясняется неоднородностью магнитного и электрического полей.

Прежде всего, локализация плазмы происходит вследствие магнитной фокусировки электронов в магнитном поле, силовые линии которого имеют форму дуги. Это явление можно рассмотреть на примере электронов, начальные скорости которых направлены по нормали к поверхности мишени (рис. 1.21, а). Видно, что электроны, эмитированные с краев зоны распыления, двигаются вдоль силовой линии магнитного поля к середине зоны распыления под действием составляющей скорости uII, в то время как движение в направлении u^ ограничено сильным поперечным магнитным полем. Концентрация электронов над средней частью зоны распыления приводит к увеличению интенсивности ионизирующих столкновений, а следовательно, росту плотности плазмы в этой области.

Имеет место фокусировка плазмы электрическим полем. Поскольку ширина темного катодного пространства (ТКП) обратно пропорциональна плотности ионного тока, то границы этой области искажаются, что влечет за собой появление неоднородности электрического поля (рис.1.21, б). Эквипотенциальная поверхность на границе ТКП вогнутая, и электроны, ускоряющиеся в области ТКП, приобретают под действием электрического поля скорости в направлении центра зоны распыления.

Дальнейший анализ движения электронов в разряде МРУ показывает, что при рассмотренной геометрии магнитного поля они совершают также градиентный и центробежный дрейфы, являющиеся причиной фокусировки плазмы. Причем существуют как поперечный (В^), так и продольный (ВII) градиенты индукции. При изображенных на рис. 1.21, в направлениях Е, В и В^ электроны будут дрейфовать перпендикулярно плоскости рисунка вверх. За счет продольного градиента индукции электроны, имеющие составляющую скорости в его направлении, будут тормозиться и отражаться магнитным полем к центру плазменного кольца прежде чем они достигнут поверхности катода, поскольку каждый электрон стремится к сохранению своего магнитного момента .

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector