8 / 13
Управление формой пучка технологического ионного источника…
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 3
31
Профили ионного тока на различных расстояниях от среза ускорителя, соот-
ветствующие зависимостям магнитного поля, приведенным на рис. 4, показаны на
рис. 5. Когда параметр
А
существенно положителен (рис. 5,
а
), воздействия силы
Лоренца на ионы при их прохождении над полюсом
5
недостаточно для полной
компенсации азимутального поворота, приобретенного в ускорительном канале.
При близком к нулю значении параметра
A
(рис. 5,
б
) действие на ионы компенси-
рующего магнитного поля близко к действию магнитного поля в ускорительном
канале. В этом случае угол поворота ионов равен нулю и они возвращаются на свои
первоначальные траектории. Наконец, при существенно отрицательном значении
параметра
А
(рис. 5,
в
) компенсирующее магнитное поле оказывает значительно
большее влияние на движение ионов, чем магнитное поле в ускорительном канале.
При этом наблюдается «перефокусировка» пучка.
Используя параметр
А
, можно оценить положение наиболее вероятного
места появления ионов в ускорительном канале. Для этого необходимо измене-
нием соотношения магнитных полей основной и компенсирующей магнитных
систем добиться наилучшей фокусировки ионного пучка, когда значение пара-
метра
А
близко к нулю. При неизвестном положении зоны максимальной иони-
зации в качестве начальной точки интегрирования удобно выбрать положение
анода. При этом зависимость
A
(
x
) будет асимптотически стремиться к прямой,
параллельной оси абсцисс. Координата точки пересечения этой прямой с зави-
симостью
A
(
x
) будет координатой зоны максимальной ионизации.
В качестве примера рассмотрим распределение магнитного поля в ускорите-
ле УАС-200К [13] (рис. 6,
а
, начало координат оси абсцисс лежит на поверхно-
сти анода), при котором достигается хорошая фокусировка ионного пучка
(рис. 6,
б
). Зависимость
А
(
х
) показана на рис. 6,
в
.
Рис. 6.
Зависимость индукции магнитного поля от расстояния до анода (
а
); профиль
плотности ионного тока в точке фокуса ионного пучка (
б
), зависимость параметра
А
от расстояния до анода (
в
)
Распределение магнитного поля вдоль оси ускорителя измерялось гауссмет-
ром
AlphaLab GM-2
с точностью 1 %. Измерения проводились вне вакуумной
камеры на ускорителе, закрепленном на стапеле. Датчик Холла перемещался по