Spoke-type structures in an ion diode with magnetic insulation of electrons

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

The article presents the results concerning the cross-sectional energy density distribution of a pulsed ion beam for two types of diodes with electron open drift: with external magnetic insulation (250 kV, 80 ns, 0.6 T) and with self-magnetic insulation of electrons (250–300 kV, 120 ns, 0.8 T). Anode plasma is formed using a breakdown along the surface of the anode dielectric coating (single-pulse mode) or explosive electron emission (with double opposite-polarity pulses). It was found that, when the energy density of the ion beam exceeds ≈0.4 J/cm2, periodic spoke-type structures with a step of 3–6 cm in the beam cross section are formed. The processes of formation of such a structure—nonuniform density of anode plasma and selforganization of anode and/or cathode plasma in crossed electric and magnetic fields—are analyzed. It is shown that the formation of local plasma regions in the anode–cathode gap of an ion diode can cause the formation of a periodic structure of the cross-sectional energy density distribution.

Авторлар туралы

A. Pushkarev

Tomsk Polytechnic University; Dalian University of Technology

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: aipush@mail.ru
Ресей, Tomsk; Dalian, China

X. Zhu

Dalian University of Technology

Email: aipush@mail.ru
ҚХР, Dalian

S. Polisadov

Tomsk Polytechnic University

Email: aipush@mail.ru
Ресей, Tomsk

P. Tang

Dalian University of Technology

Email: aipush@mail.ru
ҚХР, Dalian

Z. Yang

Dalian University of Technology

Email: aipush@mail.ru
ҚХР, Dalian

M. Lei

Dalian University of Technology

Email: aipush@mail.ru
ҚХР, Dalian

Әдебиет тізімі

  1. Kaganovich I.D., Smolyakov A., Raitses Y., et al. // Phys. Plasmas. 2020. V. 27. 120601. https://doi.org/10.1063/5.0010135
  2. Klein P., F. Lockwood Estrin, Hnilica J., Vašina P. and Bradley J.W. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2016. V. 50. 015209. https://doi.org/10.1088/1361-6463/50/1/015209
  3. Maab P.A., Volker Schulz-von der Gathen, Achim von Keudell and Julian Held // Plasma Sources Sci. Technol. 2021. V. 30. 125006. https://doi.org/10.1088/1361-6595/ac3210
  4. Held J., Maab P.A., Schulz-von der Gathen V., von Keudell A. // Plasma Sources Sci. Technol. 2020. V. 29. 025006. https://doi.org/10.1088/1361-6595/ab5e46
  5. Powis A.T., Carlsson J.A., Kaganovich I.D., Raitses Y., Smolyakov A. // Physics of Plasmas 2018. V. 25. 072110. https://doi.org/10.1063/1.5038733
  6. Holste K., Dietz P., Scharmann S., et al. // Rev. Sci. Instrum. 2020. V. 91. 061101. https://doi.org/10.1063/5.0010134
  7. Wei Li-Qiu, Han Liang, Yu Da-Ren, and Guo Ning. //Chin. Phys. B. 2015. V. 24. No. 5. 055201. https://doi.org/10.1088/1674-1056/24/5/055201
  8. Humphries S. Charged Particle Beams. N. Y.: Wiley, 1990.
  9. Bystritskii V.M., Didenko A.N. High-power ion beams. American Institute of Physics. N. Y., 1989.
  10. Логачев Е.И., Ремнев Г.Е., Усов Ю.П. // Письма в ЖТФ. 1980. Т. 6. С. 1404.
  11. Xiang W., Zhao W.J., Yan S., Zeng B.Q. // Review of scientific instruments. 2002. V. 73. P. 857. https://doi.org/10.1063/1.1427354
  12. Yasuike K., Miyamoto Sh., and Nakai S. // Review of Scientific Instruments. 1996. V. 67. P.437. https://doi.org/10.1063/1.1146610
  13. Davis H.A., Bartsch R.R., Olson J.C., Rej D.J., Waganaar W.J. // J. Appl. Phys. 1997. V. 82. P. 3223. https://doi.org/10.1063/1.365629
  14. Пушкарев А.И., Прима А.И., Егорова Ю.И., Ежов В.В. // Приборы и техника эксперимента. 2020. № 3. C. 5. https://doi.org/10.31857/S0032816220030143
  15. Xiao Yu., Shen J., Qu M., Liu W., Zhong H., Zhang J., Zhang Y., Yan S., Zhang G., Zhang X., Le X. // Vacuum. 2015. V. 113. P. 36. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2014.12.003
  16. Пушкарев A.И., Xiao Yu. // Приборы и техника эксперимента. 2016. № 5. C. 60. https://doi.org/10.31857/S0032816220030143
  17. Ремнев Г.Е. Получение мощных ионных пучков для технологических целей: Автореферат дис. ... д-ра техн. наук. Томск, 1994.
  18. Zhu X.P., Lei M.K., Dong Z.H., and Ma T.C. // Rev. Sci. Instrum. 2003. V. 74. P. 47. https://doi.org/10.1063/1.1529303
  19. https://www.fluke.com.
  20. Langmuir I. //Phys. Rev. 1913. V. 2. P. 450.
  21. Исакова Ю., Прима А., Пушкарев А. // Приборы и техника эксперимента. 2019. №. 4. C. 55. https://doi.org/10.1134/S0032816219030194
  22. Sigmund P. Particle Penetration and Radiation Effects. V. 2: Penetration of Atomic and Molecular Ions. Springer International Publishing. 2014
  23. Пушкарев А.И., Полисадов С.С. // Журнал технической физики. 2022. T. 92. Вып. 2. C. 232. https://doi.org/10.21883/JTF.2022.02.52012.234-21
  24. Berger M., Coursey J., Zucker M., Chang J. 2017 NIST Standard Reference Database 124. https://physics.nist.gov/PhysRefData/Star/Text/ESTAR.html
  25. Озур Г.Е., Проскуровский Д.И. Источники низкоэнергетических сильноточных электронных пучков с плазменным анодом. Н.: Наука, Изд-во СО РАН, 2018.
  26. ELCUT 6.6. Программа моделирования электромагнитных и температурных полей. СПб.: Тор, 2023. https://elcut.ru
  27. Пушкарев А.И., Исакова Ю.И., Сазонов Р.В., Холодная Г.Е. Генерация пучков заряженных частиц в диодах со взрывоэмиссионным катодом. М: Физматлит, 2013. 240 с.
  28. Zhu X.P., Dong Z.H., Han X.G., Xin J.P., and Lei M.K. //Review of scientific instruments. 2007. V. 78. 023301. https://doi.org/10.1063/1.2437760
  29. Hegeler F., Friedman M., Myers M.C., Sethian J.D., Swanekamp S.B. // Phys. Plasmas. 2002. V. 9. P. 4309. https://doi.org/10.1063/1.1506925
  30. Yang J., Shu T., Fan Y. // Laser and Particle Beams. 2013. V. 31(1). P. 129. https://doi.org/10.1017/S0263034612001127
  31. Кизириди П.П., Озур Г.Е. // Журнал технической техники. 2015. Т. 85. C. 132. http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/41862
  32. Shiffler D., Ruebush M., Haworth M., Umstattd R., ets. // Review of scientific instruments. 2003. V. 73(12). P. 4358. https://doi.org/10.1063/1.1516853#
  33. Баренгольц С.А., Месяц Г.А., Перельштейн Э.А. // Журнал технической физики. 2009. T. 79. Вып. 10. C. 45.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2024