Показана возможность генерации сильноточных пучков многозарядных ионов металлов в результате создания условий для многократной ионизации плазмы вакуумного дугового разряда при ее инжекции в магнитную ловушку и нагреве плазменных электронов миллиметровым СВЧ излучением в условиях электронно – циклотронного резонанса

Схема экспериментальной установки приведена на рис. 1. Для СВЧ–нагрева плазмы использовался импульсный гиротрон 1 (частота 37.5 ГГц, длительность импульса 1.5 мс, мощность 50 кВт). Разрядная камера 2 помещалась в прямую магнитную ловушку (Bmax= 2.5 T, пробочное отношение 4) создаваемую соленоидами 4. Плазмогенератор 3 на основе вакуумно–дугового разряда (ток 100 А, длительность 500 мкс) располагался на продольной оси системы. СВЧ–излучение гиротрона вводилось в разрядную камеру вдоль силовых линий магнитного поля; нагрев плазмы осуществлялся на первой гармонике в режиме электронного циклотронного резонанса (ЭЦР). Параметры плазмы измерялись с помощью ленгмюровского зонда 5, расположенного в диагностической камере 6. Распределение ионов по зарядовым состояниям определялось с помощью анализатора ионов 7.

При отключенном генераторе СВЧ–излучения в спектре зарядовых состояний ионов вакуумно–дугового разряда со свинцовым катодом наблюдаются лишь одно– и двухзарядные ионы, причем доля ионов Pb+ более 90% (рис. 2). В результате СВЧ–нагрева электронов в условиях ЭЦР происходит интенсивная ионизация, и ионный состав плазмы существенно изменяется. За время порядка 100 мкс распределение ионов по зарядам и массам выходит на стационарное значение, приведенное на рис. 3. В спектре зарядовых состояний регистрируются ионы более высоких зарядностей вплоть до Pb6+.

Рис. 1


Рис. 2


Рис. 3