Дрейф в скрещенных полях

Частным случаем электрического дрейфа является движение в скрещенных электрическом н магнитном полях (E_o┴H_o и u_0пр=0), где u_0пр — начальная скорость частицы вдоль направленияН_о. Ускорение в направлении Н₀ отсутствует. Частица движется по циклоиде, нормальной или укороченной, в зависимости от соотно­шения между угловой скоростью ω_j и скоростью движения центра самой окружности. Последняя зависит от E₀ и начальной скорости u₀=u_0пер вдоль оси у.

Разберем подробнее характер движения в скрещенных полях, поскольку этот случай имеет практическое назначение, особенно для плазменных ускорителей. Рассмотрим движение электрона, а затем определим, в чем состоит отличие для ионов. Нарис. 9, а показано, что происходит, если начальная скорость u₀>0. В этом слу­чае возникает лоренцева сила

(6.57)

направленная антипараллельно оси х. К электрической силе —еЕ₀ добавляется магнитная F_л. Они ускоряют ча­стицу совместно. За ларморовский период τ_е она долж­на пройти большее расстояние, чем при действии только одной —еЕ₀. Это воздействие на частицу определяет движение ее по удлиненной циклоиде.

На рис. 9,б приведен случай, соответствующий на­чальной скорости u₀=0. При этом получается нормаль­ная циклоида. Далее, если u0<0и , циклоида становится укороченной (рис. 9, в). При уравновешивании обеих сил траектория остается прямолинейной (рис. 9, г). При дальнейшем увеличении u₀ траектория переходит на правую сторону оси х, причем повторяются в обратном порядке те же формы циклоид — укороченная, нормальная и удлинен­ная (рис.9,д — ж). Расстояние между последователь­ными вершинами циклоид

(6.58)

Это расстояние не зависит от величины первоначальной скорости u₀.

Для ионов дрейф осуществляется в том же направ­лении, однако вращение происходит в противоположную сторону (рис. 10—сплошные линии). Нетрудно видеть, что дрейф в скрещенных полях происходит по эквипо­тенциальным поверхностям электрического поля, поскольку он направлен по нормали к электрическому полю.