undefined

ECRIS plasma spectroscopy with a high resolution spectrometer

Julkaisuvuosi

2020

Tekijät

Kronholm, R.; Kalvas, T.; Koivisto, H.; Kosonen, S.; Marttinen, M.; Neben, D.; Sakildien, M.; Tarvainen, O.; Toivanen, V.

Tiivistelmä

Electron Cyclotron Resonance Ion Source (ECRIS) plasmas contain high-energy electrons and highly charged ions implying that only noninvasive methods such as optical emission spectroscopy are reliable in their characterization. A high-resolution spectrometer (10 pm FWHM at 632 nm) enabling the detection of weak emission lines has been developed at University of Jyväskylä, Department of Physics (JYFL) for this purpose. Diagnostics results probing the densities of ions, neutral atoms, and the temperature of the cold electron population in the JYFL 14 GHz ECRIS are described. For example, it has been observed that the cold electron temperature drops from 40 eV to 20 eV when the extraction voltage of the ion source is switched off, accompanied by two orders of magnitude decrease in Ar9+ optical emission intensity, suggesting that diagnostics results of ECRIS plasmas obtained without the extraction voltage are not depicting the plasma conditions of normal ECRIS operation. The relative changes of the plasma optical emission and the ion beam current have been measured in CW and amplitude modulation operation mode of microwave injection. It is concluded that in the CW mode, the ion currents could be limited by diffusion transport and electrostatic confinement of the ions rather than beam formation in the extraction region and subsequent transport. The high resolution of the spectrometer allows determining the ion temperature by measuring the Doppler broadening of the emission lines and subtracting the wavelength dependent instrumental broadening. The measured ion temperatures in the JYFL 14 GHz ECRIS are between 5 and 28 eV, depending on the plasma species and charge state. Gas mixing is shown to be an effective method to decrease the ion temperature of high charge state argon ions from 20 eV in pure argon discharge to 5 eV when mixed with oxygen. I. INTR
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Koivisto Hannu Orcid -palvelun logo

Kosonen Sami Orcid -palvelun logo

Kalvas Taneli Orcid -palvelun logo

Toivanen Ville Orcid -palvelun logo

Marttinen Miha

Kronholm Risto

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

91

Numero

1

Artikkelinumero

013318

Julkaisu­foorumi

66242

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Ei

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Fysiikka

Avainsanat

[object Object]

Julkaisumaa

Yhdysvallat (USA)

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1063/1.5128854

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä