ИСТИНА

В рамках проекта для реализации емкостного ВЧ разряда с внешним радиальным магнитным полем создано две лабораторные модели источников плазмы. Первая модель представляет собой два коаксиальных диэлектрических цилиндра диаметром 5 см , 8 см и длиной 3 см. В канале между цилиндрами располагается кольцевой активный электрод и газораспределитель, служащий для подачи газа (аргона) в разрядный канал. С помощью электромагнитов в канале создается радиальное магнитное поле. Разряд зажигается между активным электродом и стенками вакуумной камеры. Вторая модель представляет собой сложный двухкамерный источник плазмы, состоящий из цилиндрической газорарядной камеры диаметром 8см, высотой 20см и камеры диаметром 46см, высотой 30см. В экспериментах использовались две модификации газоразрядной камеры меньшего диаметра. В первом случае в нижней части камеры было выполнено отверстие диаметром 7.4см, а во втором случае – сужение диаметром 2см. Система электромагнитов создавала однородное в продольном направлении магнитное поле или магнитное поле с радиальной компонентой на границе между камерами. Для поддержания разряда на внешней поверхности газоразрядной камеры меньшего диаметра располагался индуктор. Экспериментальные исследования разряда, выполненные с использованием первой модели источника плазмы, показали, что при давлениях более 1 мТор в канале возникает самостоятельный разряд, который локализуется как в канале источника, так и вне него - на расстояниях 1-3 см от среза источника плазмы. Величина зондового ионного тока насыщения, пропорциональная плотности плазмы, быстро растет с увеличением индукции магнитного поля в области магнитных полей 0 – 200Гс, как в канале, так и вне него. При магнитных полях более 200Гс рост ионного тока существенно замедляется. На границе ярко светящейся части разряда (на расстояниях 1-3 см от среза источника плазмы) возникает скачок потенциала величиной 200 – 300эВ. Величина скачка потенциала слабо зависит от индукции магнитного поля и давления. При давлениях 20мТор и выше появляется азимутальная неоднородность разряда. Разработанные теоретическая и расчетная модели разряда позволили рассчитать конфигурацию ВЧ полей в канале, а также эквивалентное сопротивление плазмы. Расчеты показали, что при рассмотренных условиях значения эквивалентного сопротивления плазмы являются исчезающе малыми, т.е. возбуждение геликонных и косых ленгмюровских волн с целью усиления энерговклада в плазму при рассмотренных геометрических размерах источника плазмы является малоэффективным. Экспериментальные исследования разряда, выполненные с использованием второй модели источника плазмы, показали, что при использовании внешнего однородного магнитного поля происходит образование плазменного столба, замыкающего разряд на нижний заземленный фланец. Радиус плазменного столба примерно равен радиусу наименьшей из частей источника плазмы. Изменение конфигурации магнитного поля приводит к изменению геометрической формы плазменного столба. Изменение величины индукции однородного магнитного поля приводит к появлению резонансных областей поглощения ВЧ мощности, а также смещению положения областей максимальной концентрации электронов. Это связано с возбуждением пространственных мод связанных между собой геликонов и косых ленгмюровских волн. Изменение индукции внешнего магнитного поля при давлениях менее 0.1мТор позволяет управлять пространственным распределением плотности плазмы. На границе между газоразрядной и основной камерами наблюдается скачок потенциала. Знак и величина скачка потенциала зависит от давления рабочего газа. При давлениях менее 0.1мТор потенциал плазмы в камере большего диаметра выше, чем в камере меньшего диаметра. При давлениях более 1мТор знак скачка потенциала изменяет знак. Наличие радиальной составляющей магнитного поля на границе между камеры приводит к изменению формы разряда и увеличению величины скачка потенциала при давлениях более 1 мТор.