Hình 3.13. Không gian pha (r, z) của (a) electron và (b) ion.
Không gian pha (r, z) của các siêu hạt electron và ion ở hình 3.13 cho thấy môi trường phóng ựiện có sự phân bố không ựồng nhất cao của các hạt mang ựiện. Các hạt mang ựiện tập trung chủ yếu ở vùng có từ tắnh. Trong vùng sụt thế cathode, xuất
(a)
hiện rất ắt các electron (hình 3.13(a)) do chúng bị ựiện trường Ez ựẩy vào vùng thể tắch plasma, ngược lại, xuất hiện một số lượng lớn ion ựược ựiện trường Ez tăng tốc ựi về phắa cathode. Hình 3.14 minh họa rõ ràng hơn nhận xét trên qua không gian pha (z, uz) của electron và ion.
Hình 3.14. Không gian pha (z, uz) của (a) electron và (b) ion.
(a)
Hình 3.15. Sự phân bố mật ựộ của (a) electron và (b) ion.
(b) (a)
Hình 3.16. Sự phân bố mật ựộ của ion (ựường liền nét) và của electron (ựường ựứt nét) tại vị trắ r=13.65 mmdọc theo trục z.
Từ tọa ựộ của các siêu hạt trong không gian pha (r, z) ta xác ựịnh ựược sự phân bố mật ựộ của các loại hạt, như thể hiện ở hình 3.15. Nó cho thấy có sự phân bố không ựồng nhất cao theo cả hai hướng r và z. Dọc theo trục z, electron và ion tập trung nhiều nhất ở các vị trắ bán kắnh r có B ≈ Br , là các vị trắ có từ tắnh mạnh nhất. Sự giảm mật ựộ hạt từ vị trắ có mật ựộ lớn nhất ( 17 3
,max ,max
1 , e i 1 10
z≈ mm n ≈n ≈ ừ m− )
theo hướng tăng của z là do từ trường giảm nhanh theo hướng này.
Mặc dù ion là hạt không có từ tắnh như electron, nhưng do các hạt này có liên kết tĩnh ựiện với nhau, nên sự phân bố mật ựộ electron và ion là giống nhau (hình 3.16). Ngoại trừ ở vùng sụt thế cathode, mật ựộ electron giảm nhanh về không, nhưng mật ựộ ion rất khác không. Sự chênh lệch lớn này trong vùng sụt thế cathode ựược minh họa bởi mật ựộ ựiện tắch không gian (hình 3.17) và là nguyên nhân gây ra sự sụt thế cathode rất mạnh. Mật ựộ hạt trung bình trong vùng thể tắch plasma là khoảng
16 3
[23, 24, 71], mà mật ựộ electron ựược xác ựịnh bằng ựầu dò Langmuir trong các ựiều kiện hoạt ựộng thông thường của magnetron khắ argon, cho thấy mật ựộ hạt nằm trong khoảng 16 3
1 10 10− ừ m− .
Hình 3.17. Mật ựộ ựiện tắch không gian.