Генераторы плазмы - устройства, создающие из нейтральных веществ потоки низкотемпературной плазмы,
т. е. плазмы с кинетич. энергией частиц 
их
энергии ионизации. Иногда термин "Генераторы плазмы" применяют и к др. источникам
плазменных потоков, напр. плазменным ускорителям. К генераторам плазмы естественно примыкают
ионные и электронные источники, из к-рых электрич. полем вытягиваются потоки
ионов и электронов соответственно. (О получении высокотемпературной плазмы см.
в ст. Термоядерный реактор.)
Функциональную основу генераторов плазмы, как правило, составляет газовый разряд (дуговой, тлеющий, высокочастотный,
СВЧ-разряд, лазерный, пучково-плазменный). Для генерации плазмы пока ещё редко
используется ионизация рабочего вещества резонансным излучением, но в будущем,
в связи с развитием лазеров, такие генераторам плазмы могут получить значит. распространение.
Генераторы плазмы, работающие на газах при давлениях, сравнимых с атмосферным, обычно наз.
плазмотронами .
Генераторы плазмы, работающие на газах низких давлений, как правило,
входят в состав более крупных устройств, напр. двухступенчатых плазменных ускорителей
или ионных источников. Если в плазмотронах одной из основных конструктивных
трудностей является защита стенок газоразрядного канала от больших тепловых
потоков, то в генераторах плазмы низкого давления возникает проблема предотвращения гибели
заряж. частиц на стенках. С этим борются, используя экранировку стенок магн.
и электрич. полями (см. Ионный источник ),а также совмещая ионизацию
и ускорение в одном объёме, благодаря чему поток плазмы попадает преим. в выходное отверстие генератора плазмы (см. Плазменные ускорители ).В связи с задачами плазменной
технологии большое внимание уделяется разработке генераторов плазмы, непосредственно генерирующих
плазму из твёрдых веществ. Наиб. распространение для этих целей получили вакуумные
дуги с холодным катодом. Возникающие
на этих катодах "пятна" с большой плотностью тока (~105
А/см2) вызывают интенсивную эрозию материала катода и ионизацию продуктов
эрозии. Полученная таким способом плазма при необходимости доускоряется, очищается
от нейтральных паров и макрочастиц и направляется, напр., на деталь, подлежащую
покрытию. Существуют генераторы плазмы, использующие для этих целей эрозию диэлектрика (см.
Скользящий разряд)или анода. Последние два варианта реализуются
в импульсных генераторах плазмы, в к-рых на короткое время создается разряд с большой плотностью тока
около эродируемого элемента.
Появление импульсных лазеров
привело к разработке генераторов плазмы, в к-рых плазма образуется в результате воздействия
мощных лазерных импульсов на поверхность твёрдого или жидкого вещества. Такие генераторы плазмы
находят применение, в частности, для определения хим. состава этих веществ.
Осн. характеристики качества генератора плазмы: степень ионизации плазмы, ср. энергия частиц, энергетич. цена иона, т.
е. энергия, идущая на получение одного иона. Так, в плазмотронах ср. энергия
частиц ~ 0,5+1 эВ, степень ионизации - единицы и десятки процентов, энергетич.
цена иона ~ 2-3 "потенциалов" ионизации. При понижении давления
и использовании поперечных магн. полей, созданных внеш. катушками или токами,
текущими в плазме, степень ионизации можно сделать близкой к полной, но энергетич.
цена иона при этом возрастает в неск. раз.
Непрерывное возрастание
областей приложения плазмы интенсивно стимулирует разработку всё новых разновидностей
генераторов плазмы Г. п. и совершенствование имеющихся.
см. также лит. при ст. Плазмотрон.
А. И. Морозов.
|
|
 |
