Magnetic field influence on the Penning discharge characteristics

Abstract

In this work characteristics of pulsed penning ion source for miniature linear accelerators was investigated by experimental measurements and PIC (Particle-In-Cell) simulations. The paper presents dependences of the discharge current and extracted current on intensities of the uniform magnetic field for different pressure. Also, typical examples of the current pulse waveforms obtained by PIC simulation and experiment for different magnetic field are presented. The simulated electron and ion distributions inside discharge gap give qualitative explanation of the experimentally observed fluctuations in current pulses. These current fluctuations arise as a result of the violation of the electric field axial symmetry due to the electron spoke movement of the towards the anode.

Экспериментальное Исследование И Сквозное Моделирование Миниатюрного Линейного Ускорителя

“…Составные части МЛУ уже исследовались на различных экспериментальных установках [3][4][5][6][7]. В данных работах подробно описаны и экспериментальные установки.…”

“…Эксперименты проходили при импульсной подаче анодного напряжения с частотой 10 кГц, длительностью 30 мкс и амплитудой 2 кВ. Полученные осциллограммы сравнивались с ранее полученными в работах [4][5][6], в которых на полностью идентичном дейтериевом макете МЛУ имелась возможность контролировать давление внутри источника. Следует обратить внимание, что анодный ток на плато эквивалентен току в непрерывном (стационарном) режиме питания при идентичном давлении газа [4,5].…”

“…Периодичность возникновения пиков составляет порядка нескольких µs. При этом такие квазистационарные режимы горения разряда наблюдаются при изменении давления и/или магнитного поля [5,24].…”

“…Анализ результатов моделирования источника Пеннинга в аналогичной постановке [4][5][6] показывает, что здесь так же наблюдаются два квазистационарных режима горения источника ионов: «осциллирующий» (такой тип неустойчивости называют еще «дыхательные моды») и «стационарный». На рис.…”