Wpływ poprzecznego pola magnetycznego na ekstrakcję jonów H⁻ z wielootworowego źródła jonów

• Autorzy: Turek M. , Sielanko J.

Warianty tytułu

EN

Influence of the transversal magnetic field on extraction of H⁻ ions trom mu Iti-hole ion source

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono numeryczny model ekstrakcji wiązki jonów ujemnych z wielootworowego źródła jonów. Program stosujący metodę particle-in-cell bierze także pod uwagę wpływ poprzecznego, filtrującego pola magnetycznego. Dodatkowo, w programie zaimplementowano prosty, model dyfuzji elektronów wykorzystujący błądzenie przypadkowe. Omówiono uzyskane charakterystyki prądowo-napięciowe, zarówno dla jonów H⁻ jak i elektronów. Porównane zostały rezultaty dla trzech reżymów symulacji: bez filtra magnetycznego, z polem filtrującym, ale bez uwzględnienia dyfuzji oraz z uwzględnieniem obu tych czynników. Obecność pola magnetycznego w znacznym stopniu (do 200%) zwiększa uzyskiwane natężenia prądu jonów H⁻. Z kolei elektrony, dzięki procesowi dyfuzji mogą pokonywać barierę stawianą przez filtr magnetyczny, co zapobiega niefizycznemu gromadzeniu się elektronów w rejonie filtra magnetycznego. Zaprezentowano wyniki badań wpływu zarówno indukcji filtrującego pola magnetycznego, jak i szerokości profilu pola filtrującego na uzyskiwane prądy jonów H⁻.

EN

A numerical model of negative ion beam extraction from a large volume multi-hole ion source is described in the paper. The particle-in-cell method based code takes into account the influence of the transversal magnetic filtering field. The random-walk diffusion model is also included in the code. The current-voltage characteristics for negative ions and electrons are presented. Results are compared for three cases: without filter field; with the field but without diffusion; and with the field and electron diffusion. The presence of the magnetic filter field increases H⁻ yields significantly (up to 200%). Diffusion enables electrons to travel across the magnetic field, which reduces a non-physical effect of excessive electron aggregation in the filter region. The influence of filter field strength and width on H⁻ currents is also under investigation.

Słowa kluczowe

PL

źródła jonów; symulacje komputerowe; particle-in-cell; ekstrakcja wiązki jonowej

EN

ion sources; computer simulations; particle-in-cell; ion beam extraction

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 50, nr 9
• Strony: 91--95
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Turek M.

autor

Sielanko J.

• Uniwersytet Marii Curie Skłodowskiej, Instytut Fizyki, Lublin

Bibliografia

• [1] Bacal M., Bruneteau J., Devynck P.: Rev. Sci. Instrum. 59, 2152, 1988.
• [2] Sakurabayashi T., Hatayama A., Bacal M.: J. Appl. Phys. 95, 3937, 2004.
• [3] Wunderlich D., Gutser R., Fantz U.: AIP Conference Proceedings 925, 46, 2007.
• [4] Turek M., Sielanko J., Franzen P., Speth E.: AIP Conference Proceedings 812, 153, 2006.
• [5] Vollmer O., Heinemann B., Kraus W., McNeely P. et al.: Fusion Eng. and Des. 56-57, 485, 2001.
• [6] Speth E., Falter H. D., Franzen P., Fantz U. et al.: Nuci. Fusion 46, 220, 2006.
• [7] Sakurabayashi T., Hatayama A., Bacal M.: Rev. Sd. Instrum. 75, 1770, 2004.
• [8] Staebler A., Sielanko J., Goetz S., Speth E.: Fusion Technology; 26 (2), 145, 1994.
• [9] Turek M., Droździel A., Pyszniak K., Sielanko J.: Vacuum 78, 649, 2005.
• [10] Pyszniak A., Droździel A., Turek M., Latuszyński A. et al.: Instrum. and Exper. Techniq. 50, 552, 2007.
• [11] Hockney R., Eastwood J.: Computer Simulation Using Particles. Mir, Moscow, 1987.
• [12] Birdsall C. K., Langdon A. B.: Plasma Physics via Computer Simulation: MacGraw-Hill, New York, 1985.
• [13] Dinklage A., Klinger T., Marx G., Schweikhard L.: Plasma Physics: Confinement, Transport and Collective Effects. Springer, Berlin-Heidelberg, 2005.
• [14] Turek M., Pyszniak K., Droździel A., Sielanko J., Mączka D.: Przegląd Elektrotechniczny 84 (3), 288, 2008.
• [15] Zhang H.: Ion Sources. Springer, Berlin Heidelberg,1999.