Influence of axial mirror ratios on the kinetic instability threshold in electron cyclotron resonance ion source plasma
Julkaisuvuosi
2022
Tekijät
Toivanen, V.; Bhaskar, B. S.; Koivisto, H.; Maunoury, L.; Tarvainen, O.; Thuillier, T.
Tiivistelmä
Electron Cyclotron Resonance (ECR) ion source plasmas are prone to kinetic instabilities. The onset of the instabilities manifests as emission of microwaves, bursts of electrons expelled from the plasma volume, and the collapse of the extracted highly charged ion (HCI) currents. Consequently, the instabilities limit the HCI performance of ECR ion sources by limiting the parameter space available for ion source optimization. Previous studies have shown that the transition from stable to unstable plasma regime is strongly influenced by the magnetic field structure, especially the minimum field value inside the magnetic trap (Bmin). This work focuses to study the role of the magnetic confinement on the onset of the kinetic instabilities by probing the influence of the injection and extraction mirror field variation on the instability threshold. The experiments have been performed with a room-temperature 14.5 GHz ECR ion source with an axially movable middle coil that provides flexible control over the axial field profile and especially the Bmin, which was used to quantify the variation in the instability threshold. The experimental results show that variation of the extraction field Bext, which defines the weakest magnetic mirror, correlates systematically with the variation of the instability threshold; decreasing the Bext allows higher threshold Bmin. The result demonstrates the importance of electron confinement and losses on the plasma stability. The connection between the weakest mirror field and the onset of instabilities is discussed taking into account the variation of magnetic field gradient and resonance plasma volume.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti
Kustantaja
Volyymi
29
Numero
1
Artikkelinumero
013501
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Ei
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Viivästetysti avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Fysiikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Yhdysvallat (USA)
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1063/5.0069638
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä