Transient sputtering method for estimating ion confinement times in ECRIS plasma
Tekijät
Päivämäärä
2018Tekijänoikeudet
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Elektronisyklotroniresonanssi-ionilähteillä (ECRIS) tuotetaan korkeasti varattuja ione-
ja kiihdytinpohjaisen fysiikan tutkimuksen tarkoituksiin. Pitkät ionien säilöntäajat ovat
välttämättömiä korkeasti varattujen ionien tuottamiseksi. Tässä Pro Gradussa testataan
transienttimenetelmää ionien säilöntäaikojen arviomiseksi sputteroimalla.
Tutkielmassa esitellään tarpeellinen tausta plasmafysiikalle, ECR-ionilähteelle ominai-
sille plasmailmiöille, sekä käytännön menetelmille ionien tuottamiseksi ECR-plasmassa.
Kokeellisessa osiossa esitellään sputterointiin perustuva transienttimenetelmä ionien säi-
löntäaikojen arvioimiseksi ionivirtojen transienttien aikavakioista. Aikavakioiden riippu-
vuus ionilähteen operointiparametreistä analysoidaan nojaten teoreettiseen taustaan, ja
sen havaitaan sopivan ionien sähköstaattiseen säilöntämalliin.
Lisäksi työssä tutkitaan ionien tuottoaikoja soveltamalla sputterointimetodia nopeassa
sputteroinnissa. Tuottoaikoja verrataan ionivirtojen saturaatioaikoihin, joita käytetään
tyypillisesti radioaktiivisten ionisuihkujen tuoton rajakriteerinä. Havaitaan, että ionien
tuottoajat ovat merkittävästi lyhyempiä kuin saturaatioajat, mikä on radioaktiivisten
ionisuihkujen tuoton kannalta tärkeä havainto.
...
Electron Cyclotron Resonance Ion Sources (ECRIS) are used for Highly Charged Ion
(HCI) production for accelerator based physics research. A necessary condition for HCI
production are long ion confinement times. In this thesis, a transient sputtering method
for estimating the confinement times is tested.
In this thesis, the necessary background of plasma physics, ECRIS-specific theoretical
plasma phenomena, and practicalities of HCI production with the ECRIS are introduced.
In the experimental section, a transient sputtering method for estimating ion confinement
times based on the ion current transient decay times is presented. The parameter dependence of the decay times is analyzed relying on the theoretical background, and found to
be in accordance with the electrostatic ion confinement model.
Additionally, the ion production times are probed by applying the sputtering method
in a fast sputtering experiment. The production times are compared to the ion current
saturation times, which are typically used as limiting criteria for radioactive ion beam
production. It is observed, that the ion production times are significantly shorter than
the current saturation times, which is an important finding with respect to radioactive
beam production.
...
Metadata
Näytä kaikki kuvailutiedotKokoelmat
- Pro gradu -tutkielmat [29149]
Samankaltainen aineisto
Näytetään aineistoja, joilla on samankaltainen nimeke tai asiasanat.
-
Plasma diagnostic tools for ECR ion sources : What can we learn from these experiments for the next generation sources
Tarvainen, O.; Kalvas, T.; Koivisto, H.; Kronholm, R.; Marttinen, M.; Sakildien, M.; Toivanen, V.; Izotov, I.; Skalyga, V.; Angot, J. (American Institute of Physics, 2019)The order-of-magnitude performance leaps of ECR ion sources over the past decades result from improvements to the magnetic plasma confinement, increases in the microwave heating frequency, and techniques to stabilize the ... -
Influence of axial mirror ratios on the kinetic instability threshold in electron cyclotron resonance ion source plasma
Toivanen, V.; Bhaskar, B. S.; Koivisto, H.; Maunoury, L.; Tarvainen, O.; Thuillier, T. (American Institute of Physics, 2022)Electron Cyclotron Resonance (ECR) ion source plasmas are prone to kinetic instabilities. The onset of the instabilities manifests as emission of microwaves, bursts of electrons expelled from the plasma volume, and the ... -
Quasi-periodical kinetic instabilities in minimum-B confined plasma
Bhaskar, B. S.; Koivisto, H.; Tarvainen, O.; Thuillier, T.; Toivanen, V. (AIP Publishing, 2022)We present the results of an experimental investigation of quasi-periodical kinetic instabilities exhibited by magnetically confined electron cyclotron resonance heated plasmas. The instabilities were detected by measuring ... -
Slit extraction and emittance results of a permanent magnet minimum-B quadrupole electron cyclotron resonance ion source
Kosonen, Sami; Kalvas, Taneli; Koivisto, Hannu; Tarvainen, Olli; Toivanen, Ville (Elsevier, 2024)We present an experimental and simulation study of high charge state ion beams produced with a permanent magnet electron cyclotron resonance ion source (ECRIS) with minimum-B quadrupole magnetic field topology and slit ... -
Experimental evidence on photo-assisted O− ion production from Al2O3 cathode in cesium sputter negative ion source
Tarvainen, O.; Kronholm, R.; Laitinen, M.; Reponen, M.; Julin, J.; Toivanen, V.; Napari, M.; Marttinen, M.; Faircloth, D.; Koivisto, H.; Sajavaara, T. (AIP Publishing, 2020)The production of negative ions in cesium sputter ion sources is generally considered to be a pure surface process. It has been recently proposed that ion pair production could explain the higher-than-expected beam currents ...
Ellei toisin mainittu, julkisesti saatavilla olevia JYX-metatietoja (poislukien tiivistelmät) saa vapaasti uudelleenkäyttää CC0-lisenssillä.