Увеличение производительности ЭЦР источника отрицательных водородных ионов с помощью дополнительных эмиттеров низкотемпературных электронов

Обложка

Аннотация


Анализ механизмов образования отрицательных водородных ионов в источнике плазмы, работающем на электронном циклотронном резонансе, позволяет сделать вывод о принципиально важной роли, которую играют в этом процессе низкотемпературные электроны. В источниках такого типа получение отрицательных ионов происходит следующим образом. Вначале молекулы водорода, сталкиваясь в плазме с энергичными электронами, переходят на высоковозбуждённые электронные и колебательные уровни. Далее, присоединяя электроны низких энергий, возбуждённые молекулы приобретают отрицательный заряд. Отрицательные атомарные ионы получаются в результате диссоциации возбуждённых отрицательно заряженных молекул водорода. Необходимые для этого процесса электроны низких энергий получаются в результате столкновений быстрых электронов плазмы с плазменными электродами. В представленных экспериментах для дополнительного увеличения числа электронов низких энергий использовалась термоэлектронная эмиссия из вольфрамовых нагревателей и керамических LaB6 электродов, размещённых в камере источника. В экспериментах установлено, что термоэлектронная эмиссия электронов из вольфрамовых нагревателей улучшала стабильность разряда и расширяла диапазон давлений, при которых существовал разряд, существенно не изменяя величину тока отрицательных ионов. Эмиссия же электронов из LaB6 электродов увеличивала ток отрицательных ионов из источника более чем в 3 раза.


Валерий Дондокович Дугар-Жабон

Лицо (автор) для связи с редакцией.
vdougar@uis.edu.co
Индустриальный университет Сантандер АА 678 Букараманга, Колумбия

профессор, кандидат физико-математических наук, профессор Индустриального университета Сантандер

Владимир Иванович Каряка

volkar2@mail.ru
Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, Россия, 117198

доцент, кандидат физико-математических наук, доцент Института физических исследований и технологий РУДН

Александр Яковлевич Терлецкий

veselovich50@mail.ru
Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, д. 6, Москва, Россия, 117198

доцент, кандидат физико-математических наук, доцент Института физических исследований и технологий РУДН

  • Габович М. Д., Плешивцев Н. В., Семашко Н. Н. Пучки ионов и атомов для управляемого термоядерного синтеза и технологических целей. - М., 1986.
  • Dougar-Jabon V. D. Production of Hydrogen and Deuterium Negative Ions in an Electron Cyclotron Resonance Driven Plasma // Physica Scripta. - 2001. - Vol. 63, No 4. - P. 322. - doi: 10.1238/Physica.Regular.063a00322.
  • .Alan M., Wong S. F. Effect of Vibrational and Rotational Excitation on Dissociative Attachment in Hydrogen // Physical Review Letters. - 1978. - Vol. 41, issue 26. - Pp. 1791-1794. - doi: 10.1103/PhysRevLett.41.1791.
  • .Wadehra J. M., Bardsley J. N. Vibrational and Rotational-State Dependence of Dissociative Attachment in e-H2 Collisions // Physical Review Letters. - 1978. - Vol. 41, issue 26. - Pp. 1795-1798. - doi: 10.1103/PhysRevLett.41.1795.
  • .Pinnaduwage L. A., Christophorou L. G. H- Formation in Laser-Excited Molecular Hydrogen // Physical Review Letters. - 1993. - Vol. 70, issue 6. - Pp. 754-757. - doi: 10.1103/PhysRevLett.70.754.
  • .Datscos P. G., Pinnaduwage L. A., Kielkopf J. F. Electron Attachment to Photofragments and Rydberg States in Laser-Irradiated CCl2F2 // Journal of Applied Physics. - 1998. - Vol. 84, issue 7. - P. 3442. - doi: 10.1063/1.368518.
  • .Dougar-Jabon V. D., Reznikov D. V., Santos Mayorga R. Influence of an ElectronBeam Injection on Ions Charge State Distribution in an ECR Source at 2.4 GHz // Proc. Int. Conf. on Phenomena in Ionized Gases. - 1991.
  • Dougar-Jabon V. D., Chacon Velasco A. J., Vivas F. A. Hydrogen Negative Ion Production in an Electron Cyclotron Resonance Driven Plasma // Review of Scientific Instruments. - 1998. - Vol. 69, issue 2. - P. 950. - doi: 10.1063/1.1148618.
  • .Dougar-Jabon V. D. X-ray Source Based on Electron Cyclotron Resonance Discharge in a Magnetic Mirror Trap // Physica Scripta. - 2004. - Vol. 69, No 4. - P. 313. - doi: 10.1238/Physica.Regular.069a00313.
  • .Shell Structure of a Hot-Electron Plasma / H. Ikegami, M. Ikezi, S. Tanaka, K. Takayama // Physical Review Letters. - 1967. - Vol. 19. - P. 778. - doi: 10.1103/PhysRevLett.19.778.
  • .Dugar-Zhabon V., Oronzco E. Cyclotron Spatial Autoresonance Acceleration Model // Physical Review Accelerators and Beams. - 2009. - Vol. 12, issue 4. - P. 041301. - doi: 10.1103/PhysRevSTAB.12.041301.
  • .Dugar-Zhabon V., Oronzco E. Three-Dimensional Particle-In-Cell Simulation of Spatial Autoresonance Electron-Beam Motion // IEEE Transactions on Plasma Science. - 2010. - Vol. 38, issue 10. - Pp. 2980-2984. - doi: 10.1109/TPS.2010.2060362.
  • .Дугар-Жабон В. Д., Каряка В. И. Увеличение потока отрицательных водородных ионов из ЭЦР источника плазмы с помощью низкотемпературных электронов // LI Всероссийская конф. по проблемам динамики, физики частиц, физики плазмы и оптоэлектроники. - М.: 2015. - С. 233.
  • Дугар-Жабон В. Д., Каряка В. И. Улучшение производительности ЭЦР источника отрицательных водородных ионов с помощью дополнительных эмиттеров низкотемпературных электронов // LII Всероссийская конф. по проблемам динамики, физики частиц, физики плазмы и оптоэлектроники. - М.: 2016. - С. 170.
  • Tarvainen O., Peng S. X. Radiofrequency and 2.45 GHz Electron Cyclotron Resonance H- Volume Production Ion Sources // New Journal of Physics. - 2016. - Vol. 18, No 10. - P. 105008. - doi: 10.1088/1367-2630/18/10/105008.
  • .Bacal M., Wada M. Negative Hydrogen Ion Production Mechanisms // Applied Physics Reviews. - 2015. - Vol. 2, No 2. - P. 021305. - doi: 10.1063/1.4921298.
  • .Hiskes J. R., Karo A. M. Recombination and Dissociation of H+ and H+ Ions on 2 3 Ssurfaces to Form H2(v′): Negative Ion Formation on Low Work Function Surfaces // Journal of Applied Physics. - 1990. - Vol. 67, No 11. - Pp. 6621-6632. - doi: 10.1063/1.345095.
  • .Capitelli M., Bruno D., Laricchiuta A. Fundamental Aspects of Plasma Chemical Physics Transport. - New York: Springer, 2016. - doi: 10.1007/978-1-4419-8185-1.
  • .Vibrational Excitation of Hydrogen via Recombinative Desorption of Atomic Hydrogen Gas on a Metal Surface / R. I. Hall, I. Cˇ adeˇz, M. Landau et al. // Phys. Rev. Lett. - 1988. - Vol. 60, No 4. - Pp. 337-340. - doi: 10.1103/PhysRevLett.60.337.
  • .An Y., Cho W., Chung K. Wave Frequency Dependence of H- Ion Production and Extraction in a Transformer Coupled Plasma H- Ion Source at SNU // Review of Scientific Instruments. - 2012. - Vol. 83, No 2. - P. 02A727. - doi: 10.1063/1.3678659.

Просмотры

Аннотация - 21

PDF (Russian) - 13


© Дугар-Жабон В.Д., Каряка В.И., Терлецкий А.Я., 2018

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.