Kineettisten epästabiilisuuksien vaikutus ECR-ionilähteen plasmapotentiaaliin
Tekijät
Päivämäärä
2023Tekijänoikeudet
© The Author(s)
Tämä pro gradu -tutkielma käsittelee kineettisten plasmaepästabiilisuuksien kytköstä elektronisyklotroniresonanssi-ionilähteiden (ECRIS) plasmapotentiaaliin. Plasmapotentiaalin muutoksia tutkittiin mittaamalla ionilähteen tuottaman ionisuihkun energiavaihteluita käyttämällä ionilähteen jälkeistä dipolimagneettia energia-analysaattorina happi- ja heliumplasmoista muodostetuille ionisuihkuille. Kyseisiä mittauksia tehtiin ionilähteen ollessa pulssitetussa sekä jatkuvassa operointitilassa. Mittaukset suoritettiin esitettyä tutkimusta varten kehitetyllä SAMPPA-mittausjärjestelmällä, joka automatisoi dipolivirran muuttamisen halutulla mittausvälillä ja mittasi jokaiselle dipolivirran arvolle dipolin läpäisevän ionisuihkun ionivirran aikaevoluution. Kineettisten plasmaepästabiilisuuksien toistettavuuden ansiosta tämä mahdollisti ionisuihkun energiassa tapahtuvien muutosten määrittämisen mitatusta ionivirran käytöksestä. Näistä energiahajonnan muutoksista voitiin määrittää plasmapotentiaalin muutos.
Tutkielmassa tutkittiin ionilähteen plasman vangintaan käytetyn magneettikentän voimakkuuden, plasmakammioon johdetun neutraalikaasun paineen ja plasman lämmittämiseen sekä ylläpitämiseen käytetyn mikroaaltosäteilyn tehon vaikutuksia plasmapotentiaalin muutokseen kineettisen epästabiilisuuden aikana sekä epästabiilisuuksien vaikutuksen eroa ionilähteen pulssitetun ja jatkuvan operoinnin välillä. Lisäksi tutkittiin epästabiilisuuksien esiintymisviivettä pulssitetussa operointitilassa suhteessa mikroaaltosyötön katkaisuun ja jatkuvassa operointitilassa suhteessa seuraavaan epästabiilisuuteen. Pulssitetussa operointitilassa tutkittiin vielä mikroaaltopulssin aikaisen virran I_SS ja mikroaaltosyötön katkaisun jälkeisen maksimivirran I_AG ionivirtasuhteen korrelaatiota ionilähteen säätöparametrien kanssa. Tutkimustuloksista määritettiin plasmapotentiaalin muutoksille absoluuttisia arvoja joillekin tapauksille sekä alaraja-arvioita lopuille tapauksille.
Epästabiilisuuksien esiintymisviiveeseen, ionivirtasuhteeseen I_AG/I_SS sekä plasmapotentiaalin muutosten suuruuteen vaikutti ionilähteen säätöparametreista eniten magneettikentän voimakkuus ja vähiten neutraalikaasun paine. Plasmapotentiaalin muutoksen suuruus oli pulssitetulla operoinnilla epästabiilisuuden aikana happiplasmalla noin 0,3−4,6 kV, kun taas heliumplasmalla noin 0,5−1,5 kV säätöparametrista ja sen arvosta riippuen. Jatkuvalla operoinnilla heliumplasmalle plasmapotentiaalin muutokselle saatiin kaikilla parametriarvoilla alarajaksi noin 1,4 kV. Säätöparametrien vaikutuksien trendit olivat epästabiilisuustapahtumien esiintymisviiveiden suhteen jatkuvan operoinnin ja pulssitetun operointitilan välillä samankaltaisia.
...
Asiasanat
Metadata
Näytä kaikki kuvailutiedotKokoelmat
- Pro gradu -tutkielmat [28992]
Lisenssi
Samankaltainen aineisto
Näytetään aineistoja, joilla on samankaltainen nimeke tai asiasanat.
-
LIISA-ionilähteen vetyplasman VUV-spektrin ja H ̄ -ionisuihkun intensiteetin korrelaatio
Lätti, Sakari (2016)Tässä työssä tutkitaan negatiivisen vetyionilähteen plasman tuottaman ultraviolettisäteilyn ja ionilähteen tuottaman negatiivisen vetyionisuihkun intensiteetin välistä korrelaatiota. Työssä löydettiin korrelaatio VUV-spektrin ... -
Studying the double-frequency heating mode in ECRIS plasma using Kα diagnostics
Sakildien, Muneer; Tarvainen, Olli; Kronholm, Risto; Kalvas, Taneli; Jones, Pete; Koivisto, Hannu (AIP Publishing, 2018)Despite the success of double-heating frequency in enhancing high charge state production, the underlying physics remains poorly understood. By combining three different diagnostic techniques i.e. Kα emission, optical ... -
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 ... -
Plasman diamagnetismi ECR-ionilähteessä
Väisänen, Antti (2009)Tässä tutkielmassa pyritään esittämään teoreettiset lähtökohdat plasman diamagneettisen ilmiön kuvaamiselle magnetohydrodynamiikan avulla. Teoreettisessa osiossa määritellään mitä plasma on ja johdetaan plasmalle karakteristiset ... -
Mikroaalloilla lämmitetyn vetyplasman emittoiman valon aiheuttama fotoelektroniemissio metallipinnoilla
Laulainen, Janne (2013)
Ellei toisin mainittu, julkisesti saatavilla olevia JYX-metatietoja (poislukien tiivistelmät) saa vapaasti uudelleenkäyttää CC0-lisenssillä.