Study of the Plasma near the Plasma Electrode by Probes and Photodetachment in ECR-driven Negative Ion Source

Bacal, M.; Svarnas, Panayiotis; Béchu, Stéphane; Pelletier, J.

doi:10.1063/1.3112547

Cited by 2 publications

(1 citation statement)

References 9 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Ηφλησλ (n -) 0.1-3x10 11 cm -3 0.1-2x10 10 cm -3 1-6x10 9 cm -3 0.3-1.5x10 9 cm -3 Γηα λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ηειηθά ηα αξλεηηθά ηφληα γηα νπνηαδήπνηε εθαξκνγή, ρξεηάδεηαη έλα ζχζηεκα εμαγσγήο [57]. Αθελφο, ην πξψην ειεθηξφδην ηνπ ζπζηήκαηνο απηνχ (γλσζηφ σο ειεθηξφδην πιάζκαηνο [58]), βξίζθεηαη ζε άκεζε επαθή κε ην πιάζκα θη επεξεάδεη ζεκαληηθά ηε ιεηηνπξγία ηεο πεγήο [58][59][60]. Αθεηέξνπ, ν ζρεδηαζκφο ελφο απνδνηηθνχ ζπζηήκαηνο εμαγσγήο ζα πξέπεη λα γίλεη κε βάζε ηηο παξακέηξνπο ηνπ πιάζκαηνο θνληά ζηελ πεξηνρή εμαγσγήο [61].…”

Section: ιζηνξηθή αλάπηπμε ησλ πεγώλ αξλεηηθώλ ηόλησλunclassified

Πειραματική Μελέτη Της Παραγωγής Αρνητικών Ιόντων Η- Από Πλάσμα Κυκλοτρονικού Συντονισμού Ηλεκτρονίων

Αλειφέρης¹

View full text Add to dashboard Cite

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αφορά στην πειραματική μελέτη της παραγωγής αρνητικών ιόντων υδρογόνου (H-) από μία πολύ-διπολική πηγή πλάσματος Κυκλοτρονικού Συντονισμού Ηλεκτρονίων (ECR) οδηγούμενη από μικροκύματα. Οι πηγές H- βρίσκουν εφαρμογή κατά κύριο λόγο σε επιταχυντές υψηλής ενέργειας και σε συστήματα έγχυσης ουδετέρων σωματιδίων για τη θέρμανση του πλάσματος θερμοπυρηνικής σύντηξης. Στην κατεύθυνση αυτή, δύο πηγές ("Προμηθέας Ι" και "ROSAE III") σχεδιάστηκαν, κατασκευάστηκαν και μελετήθηκαν. Και οι δύο πηγές οδηγούνται από δισδιάστατα δίκτυα στοιχειωδών διπολικών πηγών ECR. Όπως έχει αποδειχθεί, ο σχηματισμός αρνητικών ιόντων στις πηγές αυτές οφείλεται στον μηχανισμό παραγωγής στον όγκο του πλάσματος, ο οποίος αφορά κυρίως στη διαχωρίζουσα προσάρτηση ηλεκτρονίων χαμηλής ενέργειας σε δονητικά διεγερμένα μόρια. Σε αντίθεση με τις αποκαλούμενες πηγές επιφάνειας, οι πηγές όγκου έχουν το πλεονέκτημα της λειτουργίας χωρίς καίσιο. Στα πλαίσια της εργασίας πραγματοποιείται εκτενής παραμετρική μελέτη με σκοπό την βελτιστοποίηση των πηγών αυτών. Η μελέτη αυτή αφορά τόσο στη γενικότερη λειτουργία όσο και στην παραγωγή αρνητικών ιόντων και γίνεται μέσω: ηλεκτροστατικών καθετήρων, φωτο-απόσπασης με laser, οπτικής φασματοσκοπίας εκπομπής, τόσο στην περιοχή του ορατού όσο και στην περιοχή του υπεριώδους κενού, καθώς και φασματοσκοπίας απορρόφησης και επαγόμενου φθορισμού στην περιοχή του υπεριώδους κενού χρησιμοποιώντας την ακτινοβολία συγχροτρονίου σε μία ειδικά σχεδιασμένη διάταξη ("SCHEME"). Αναλυτικά: Η πηγή "Προμηθέας Ι", η οποία είναι εγκατεστημένη στο Εργαστήριο Υψηλών Τάσεων του Πανεπιστημίου Πατρών, μελετάται λεπτομερώς (EEDF, πυκνότητα H-, φάσματα εκπομπής κλπ.), σε μία ευρεία περιοχή πειραματικών συνθηκών (π.χ. πίεση, ισχύ, θέση ζωνών ECR), αποδεικνύοντας την αποδοτικότητα της στην παραγωγή αρνητικών ιόντων και αποκαλύπτοντας την περιοχή βέλτιστης λειτουργίας. Η συνεισφορά της διαχωρίζουσας προσάρτησης και του συντονισμένου ιονισμού ουδετέρων στην παραγωγή ιόντων της πηγής εκτιμάται, και η υπεροχή του πρώτου μηχανισμού αποδεικνύεται βάσει ενός μοντέλο ισορροπίας. Λόγω της σημασίας των περιστροφικά-δονητικά διεγερμένων μορίων για τη διαχωρίζουσα προσάρτηση, η μελέτη επικεντρώνεται στους μηχανισμούς σχηματισμού τους. Δύο μηχανισμοί λαμβάνονται υπόψη με κατάλληλα προσαρμοσμένα πειράματα: η επανασυνδέουσα εκρόφηση ατόμων υδρογόνου στις επιφάνειες διαφόρων υλικών ("ROSAE III" και "SCHEME") και η διέγερση από κρούσεις με ηλεκτρόνια μέσω προσωρινών μοριακών καταστάσεων singlet ("Prometheus I"). Η μελέτη της επανασυνδέουσας εκρόφησης προσεγγίζεται με δύο τρόπους. Με την πηγή "ROSAE III", η οποία είναι εγκατεστημένη στο Εργαστήριο Υποατομικής Φυσικής και Κοσμολογίας στη Grenoble της Γαλλίας, εκτιμάται η έμμεση συνεισφορά του μηχανισμού στην παραγωγή αρνητικών ιόντων, μέσω του σχηματισμού περιστροφικά δονητικά διεγερμένων μορίων σε πλάσμα ECR. Στη δεύτερη προσέγγιση, σχεδιάζεται η πηγή SCHEME και γίνεται η εγκατάσταση της στο Συγχροτρόνιο Soleil στο Παρίσι (Γαλλία), για την ανεξάρτητη μελέτη της συνεισφοράς της επανασυνδέουσας εκρόφησης ατόμων με τη χρήση διαγνωστικών που βασίζονται στην ακτινοβολία συγχροτρονίου. Ο σχηματισμός δονητικά διεγερμένων μορίων μέσω διεγέρσεων μοριακών καταστάσεων singlet στην πηγή "Προμηθέας Ι" μελετάται με τη χρήση φασματοσκοπίας εκπομπής στην περιοχή του υπεριώδους κενού. Μία συνδυαστική μελέτη μέσω φασματοσκοπίας εκπομπής στην περιοχή του υπεριώδους κενού, φωτο-απόσπασης και ηλεκτροστατικών καθετήρων επιτρέπει την ταυτοποίηση των παραγόντων που περιορίζουν την παραγωγή αρνητικών ιόντων στο πλάσμα ECR της πηγή "Προμηθέας Ι". Τέλος, συζητούνται πιθανές λύσεις ώστε να ξεπεραστούν οι περιορισμοί αυτοί.

show abstract

Section: ιζηνξηθή αλάπηπμε ησλ πεγώλ αξλεηηθώλ ηόλησλunclassified

Πειραματική Μελέτη Της Παραγωγής Αρνητικών Ιόντων Η- Από Πλάσμα Κυκλοτρονικού Συντονισμού Ηλεκτρονίων

Αλειφέρης¹

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

Analysis of the factors determining the extraction of negative ion beams from plasma sources

Lishev¹,

Shivarova²,

Tarnev³

2011

Nucl. Fusion

View full text Add to dashboard Cite

Based on the modified Poisson–Vlasov method this study presents an analysis on the negative hydrogen-ion-beam extraction from plasma sources. Both the extraction cell and the values of the current densities of the extracted electron and ion beams considered are from experiments carried out regarding ITER. The role of different factors—potential of the electrodes, plasma parameters before the extraction, initial velocity distribution of the extracted particles, space-charge effects of the co-extracted electrons and details of the shape of the electrodes—determining the beam quality is analysed. It is shown that optimum mutual effects of external and space-charge fields leading to the formation of slightly concave meniscus acting together with the extraction electrode as a weak convexo-convex lens ensure formation of well-converged beams. The results outline (i) strong relation of the potentials of the electrodes to the plasma parameters before the extraction and (ii) the influence of the initial velocity distribution of the extracted particles as well as of the negative charge accumulation in the extraction region due to the electron beam.

show abstract

Study of the Plasma near the Plasma Electrode by Probes and Photodetachment in ECR-driven Negative Ion Source

Cited by 2 publications

References 9 publications

Πειραματική Μελέτη Της Παραγωγής Αρνητικών Ιόντων Η- Από Πλάσμα Κυκλοτρονικού Συντονισμού Ηλεκτρονίων

Πειραματική Μελέτη Της Παραγωγής Αρνητικών Ιόντων Η- Από Πλάσμα Κυκλοτρονικού Συντονισμού Ηλεκτρονίων

Analysis of the factors determining the extraction of negative ion beams from plasma sources

Contact Info

Product

Resources

About