Symulacje PIC plazmy w źródle jonów ujemnych

• Autorzy: Turek M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2016.08.44

Warianty tytułu

EN

PIC simulations of plasma inside the negative ion source

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano bazujący na metodzie Particle-In-Cell model numeryczny plazmy w źródle jonów ujemnych. Omówiono wpływ napięcia ekstrakcyjnego na rozkład potencjału i gęstości składników plazmy. Zaobserwowano powstawanie bariery potencjału w pobliżu powierzchni emitującej jony H- , jak również nietypowy (mający dwa maksima) profil gęstości ładunku w ekstrahowanej wiązce jonów H-. Otrzymana na drodze symulacji krzywa prądowo-napięciowa ulega nasyceniu dla napięć ekstrakcyjnych powyżej 20 kV.

EN

A Particle-In-Cell method based numerical model of plasma inside a negative ion source is presented. Influence of the extraction potential on the distributions of potential and plasma components inside the chamber is considered. A potential barrier neart the H- emitting surface is observed, as well as non-typical (characterised by two peaks) profile of the extracted H- beam. A saturation of the calculated current-voltage is observed for extraction voltages above 20 kV.

Słowa kluczowe

PL

źródła jonów ujemnych; symulacje komputerowe; metoda Particle-In-Cell

EN

negative ion source; computer simulation; Particle-In-Cell method

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 92, nr 8
• Strony: 162--165
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Turek M.

• Instytut Fizyki, Uniwersytet Marii Curie- Skłodowskiej, pl. Marii Curie-Skłdowskiej 1, 20-031 Lublin

Bibliografia

• [1] Franzen P., Schiesko L., Froschle M., Wunderlich D., Fantz U. and the NNBI-Team, Magnetic filter field dependence of the performance of the RF driven IPP prototype source for negative hydrogen ions, Plasma Phys. Control. Fusion 53 (2011), 115006
• [2] Hemsworth R., Tanga A., Antoni V., Status of the ITER neutral beam injection system, Rev. Sci. Instrum. 79 (2008), 02C109
• [3] Speth E., Falter H.D., Franzen P., Fantz U. et al, Overview of the RF source development programme at IPP Garching Nucl. Fusion 46 (2006), 220
• [4] Wunderlich D., Gutser R., Fantz U., PIC code for the plasma sheath in large caesiated RF sources for negative hydrogen ions, Plasma Sources Sci. Technol., 18 (2009) 045031
• [5] Boeuf J.P., Claustre J., Chaudhury B., Fubiani G., Physics of a magnetic filter for negative ion sources. II. E × B drift through the filter in a real geometry, Phys. Plasmas 19 (2012), 113510
• [6] Mochalskyy S., Lifschitz A.F., Minea T., Extracted current saturation in negative ion sources, J. Appl. Phys. 111 (2012), 113303
• [7] Mochalskyy S., Lifschitz A.F., Minea T., 3D modelling of negative ion extraction from a negative ion source, Nucl. Fusion 50 (2010), 105011
• [8] Taccogna F., Minelli P., Longo S., 3D modelling of negative ion extraction from a negative ion source Plasma Sources Sci. Technol. 22 (2013), 045019
• [9] Wünderlich D., Gutser R., Fantz U., Influence of Magnetic Fields and Biasing on the Plasma of a RF Driven Negative Ion Source AIP Conference Proc. 925 (2007), 46
• [10] Turek M., Sielanko J., Franzen P., Speth E., Influence of transversal magnetic field on negative ion extraction process in 3D computer simulation of the multi-aperture ion source, AIP Conference Proc. 812 (2006), 153
• [11] Turek M., Sielanko J., Simulations of negative ion extraction from a multi-aperture ion source in the presence of the magnetic filter, Vacuum, 83 (2009), 256
• [12] Sakurabayashi T., Hatayama A., Bacal M., Effects of a weak transverse magnetic field on negative ion transport in negative ion sources, J. Appl. Phys. 95 ( 2004), 3937
• [13] Bacal, M. Bruneteau J., Devynck P., Method for Extracting Volume Produced Negative Ions, Rev. Sci. Instrum. 59 (1988), 2152
• [14] Wünderlich D., Mochalskyy S., Fantz U., Franzen P. and the NNBI-Team, Modelling the ion source for ITER NBI: from the generation of negative hydrogen ions to their extraction, Plasma Sources Sci. Technol. 23 (2014), 015008
• [15] Turek M., Symulacje transportu jonów H- wytworzonych poprzez jonizację powierzchniową Elektronika 52 (2011), vol.11, 64
• [16] Hockney, R., Eastwood J., Computer Simulation Using Particles, Mir, Moscow, 1987
• [17] Young D.M. Iterative methods for solving partial difference equations of elliptical type (PhD Thesis, Harvard University 1950)
• [18] Swope W.C., Andersen H.C. et al., A computer simulation method for the calculation of equilibrium constants for the formation of physical clusters of molecules: Application to small water clusters J. Chem. Phys. 76 (1982), 637
• [19] Ma S., Sydora R.D., Dawson J.M., Binary collision model in gyrokinetic simulation plasmas, Comp. Phys. Comm. 77 (1993), 190

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.