Elektronisyklotroniresonanssi-ionilähteen plasman tuottaman mikroaaltosäteilyn tutkiminen aaltoputkisuodattimien avulla

Abstract

Elektronisyklotroniresonanssi -ionilähde (ECR) on plasmaionilähde, joka tuottaa korkeasti varattuja ioneja plasman elektroni-atomi-, elektroni-molekyylisekä elektroni-ioni -törmäyksissä. Ionilähteen tuottamaa ionisuihkua käytetään hiukkaskiihdyttimellä haluttuun energiaan kiihdytettynä ytimien tai materiaalin ominaisuuksien tutkimiseen. ECR-ionilähteen säätämiseen, eli tuotetun ionisuihkun intensiteetin optimointiin käytetään pääsasiassa kolmea parametria, jotka ovat neutraalin kaasun virtaama (paine), mikroaaltolähteen teho sekä magneettikentän voimakkuus. Plasman kineettisten epästabiilisuuksien on havaittu rajoittavan laitteen säätö- mahdollisuuksia ja aiheuttavan ionisuihkun laadun vaihtelua sekä voimakasta mikroaaltosäteilyä tietyillä taajuuksilla. Plasman kineettisen epästabiilisuuden emittoiman mikroaaltosäteilyn taajuutta voidaan käyttää plasman diagnostisena työkaluna. Mikroaaltosäteilyn spektrin mittaamiseen tarvitaan oskilloskooppia suurella kaistanleveydellä, mikä nostaa mittauksen kustannuksia. Vaihtoehtoinen, huomattavasti kustannuksiltaan alhaisempi, keino mitata mikroaaltosäteilyä on käyttää yli- ja alipäästöaaltoputkisuodattimien kombinaatioita muodostaen kaistanpäästöalueita, sekä mikroaaltotaajuusalueelle suunniteltuja Schottky-diodeja. Pro gradu tutkielmani tavoite oli mitata JYFL 14 GHz ECRIS plasman mikroaaltosäteilyä suunnittelemillani aaltoputkisuodattimilla ja verrata tuloksia suuren kaistanleveyden oskilloskoopilla suoritettuihin mittauksiin. Tutkielman tulosten mukaan voidaan aaltoputkisuodattimia käyttää mikroaaltoemission taajuuden selvittämiseen aaltoputkisuodattimien kombinaatioiden muodostaman taajuuskaistan tarkkuudella.