MicroAlphatrossmikroaaltoionilähde ja sen ekstraktion tutkiminen simulaatioiden avulla

Abstract

Tutkielmassani käsittelen uutta mikroaaltoionilähdettä MicroAlphatrossia ja tutkin simulaatioiden avulla ratkaisumahdollisuuksia ekstraktiojärjestelmässä ilmenneisiin ongelmiin. MicroAlphatross on Pelletron-kiihdyttimelle tuleva uusi negatiivinen heliumionilähde korvaamaan nykyisen Alphatross-lähteen. MicroAlphatrossin on kehitetty Jyväskylän yliopistolla ja sen kokeellisen kehityksen aikana on havaittu läpilyöntiä ekstraktiojärjestelmän elektrodien välillä. Kokeellisesti tätä ongelmaa on jo yritetty ratkaista, mutta ongelma ei ole poistunut. Simuloin IBSimu-simulaatiokirjaston avulla ionisuihkun kulkua MicroAlphatrossin ekstraktiossa. Simulaatioissa tarkastelen ionien ratoja, ionisuihkun virtaa ja emittanssia. Ratkaisua ekstraktiossa esiintyneisiin ongelmiin etsin muuttamalla ekstraktiogeometriaa. Simulaatioiden pohjalta ehdotan ratkaisuksi kasvattaa ekstraktiojärjestelmän einzel-linssin elektrodien välimatkoja 150% nykyisestä läpilyöntikestävyyden kasvattamiseksi. Ratkaisukeinon toimivuus pitää kokeellisesti testata ja ionilähde saattaa toimivaksi, jotta se voidaan ottaa käyttöön Pelletron-kiihdyttimelle.

In this Master’s thesis I study new microwave ion source called MicroAlphatross and search solutions to problems found in extraction system using ion beam simulations. MicroAlphatross is new negative helium ion source for Pelletron accelerator that is planned to replace existing Alphatross ion source. MicroAlphatross is developed in University of Jyväskylä and during experimental development problems arose in extraction system by electrodes discharging. There has been effort to fix this problem experimentally by improving vacuum pumping but discharging still happens. Simulations in this thesis are done via IBSimu ion beam simulation library. In simulations I study ion tracks, beam current and beam emittance. I search solution to the discharging problem by changing extraction system geometry. Simulations support my suggestion to increase distance between electrodes in extraction einzel lens to 150% of current distance. Effectiveness of my solution suggestion must be tested experimentally, and ion source needs to be prepared for use in Pelletron accelerator.