Спицеобразные структуры в ионном диоде с магнитной изоляцией электронов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлены результаты исследования распределения плотности энергии импульсного ионного пучка в поперечном сечении для двух типов диодов с незамкнутым дрейфом электронов – с внешней магнитной изоляцией (250 кВ, 80 нс, 0.6 Тл) и магнитной самоизоляцией электронов (250–300 кВ, 120 нс, 0.8 Тл). Для формирования анодной плазмы используется пробой вдоль поверхности диэлектрического покрытия на аноде (одноимпульсный режим) или взрывная электронная эмиссия (режим сдвоенных разнополярных импульсов). Установлено, что при увеличении плотности энергии ионного пучка выше ≈0.4 Дж/см2 в поперечном сечении пучка образуются периодические спицеобразные структуры с шагом 3–6 см. Выполнен анализ процессов формирования такой структуры – неоднородная концентация анодной плазмы, самоорганизация анодной и/или катодной плазмы в скрещенных электрическом и магнитном полях. Показано, что формирование локальных плазменных областей в анод-катодном зазоре ионного диода может вызвать формирование периодической структуры распределения плотности энергии в поперечном сечении.

Об авторах

А. И. Пушкарев

Томский политехнический университет; Dalian University of Technology

Автор, ответственный за переписку.
Email: aipush@mail.ru
Россия, Томск; Далянь, Китай

X. P. Zhu

Dalian University of Technology

Email: aipush@mail.ru
Китай, Далянь

С. С. Полисадов

Томский политехнический университет

Email: aipush@mail.ru
Россия, Томск

P. Tang

Dalian University of Technology

Email: aipush@mail.ru
Китай, Далянь

Z. Yang

Dalian University of Technology

Email: aipush@mail.ru
Китай, Далянь

M. K. Lei

Dalian University of Technology

Email: aipush@mail.ru
Китай, Далянь

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024