Моды Разряда Пеннинговского Ионного Источника При Импульсном И Стационарном Режиме Питания

Abstract

We have analyzed the pressure dependences of the discharge and extracted currents for a Penning ion source (PIS) for continuous and pulsed power supplies. We have investigated the effect of voltage amplitude at the PIS anode, pulse repetition rate, and pulse duration on PIS amplitude–time and current–voltage characteristics. The ion source operation regimes and corresponding gas pressure ranges in which different modes of Penning discharge are realized have been determined.

Оценка Тока Разряда И Извлекаемого Тока Из Пеннинговского Ионного Источника

“…Таким образом, происходит удлинение пути, проходимого электронами в разрядной камере, что увеличивает эффективность ионизации рабочего газа внутри разрядной ячейки. Исследуемый ПИИ применяется в МЛУ и описан в [5,7,8].…”

“…Источники ионов Пеннинга (ПИИ), несмотря на длинную историю исследований и совершенствования, продолжают оставаться одним из наиболее востребованных типов ионных источников (ИИ), применяемых, в частности, в миниатюрных линейных ускорителях (МЛУ) [1,2]. В этой связи оптимизация различных параметров ПИИ крайне актуальна [2][3][4][5][6][7][8][9][10][11], несмотря на длительную историю исследований в данной области [2]. К числу таких параметров следует отнести: физические (анодное напряжение, давление рабочего газа, индукция магнитного поля) и геометрические (радиус и длина анода, расстояние между катодами, диаметры катодов, диаметр экстрагирующего отверстия, форма антикатода).…”

“…В экспериментальных работах [3][4][5][6][7][8][9][10][11][12][13][14][15][16] описано большое количество компактных ПИИ, разрабатываемых специально для МЛУ, сильно отличающихся как по своим геометрическим параметрам, так и физическим характеристикам (анодное напряжение, величина и конфигурация магнитного поля и т. д.).…”

“…Также ценно было бы нахождения расчетных оценочных ( " инженерных") формул для быстрой оценки тока разряда, плотности электронов в разряде, потенциала разряда, значения извлекаемого из источника ионного тока. Полученные знания позволили бы экстраполировать результаты исследования конкретной конструкции [5,7,8] на весь класс подобных устройств.…”

“…Целью настоящей работы является проведение оценочных расчетов ВАХ конкретного ПИИ для МЛУ [7,8] на базе сравнительно простых моделей и столь же простых экспериментов, выполненных в непрерывном режиме питания и с водородом в качестве рабочего газа. Оценки извлекаемого тока и коэффициента экстракции, а также их валидация путем сопоставления с экспериментальными данными, необходимы для дальнейшего использования при оптимизации рабочих параметров МЛУ и схем их питания [5].…”