undefined

Ion confinement and temperature in minimum-B electron cyclotron resonance ion source plasmas

Julkaisuvuosi

2025

Tekijät

Tarvainen, O; Toivanen, V; Timonen, O; Kronholm, R; Koivisto, H

Tiivistelmä

We review the current understanding of high charge state ion confinement and ion temperature in Electron Cyclotron Resonance Ion Sources (ECRIS). Experiments probing the ion confinement time of various charge states strongly favour a confinement scheme where the high charge state ions are trapped in a local dip of the ambipolar plasma potential. The electrostatic confinement permits ion confinement times of 10 ms order-of-magnitude. The dwelling time of the ions, undergoing stepwise ionisation from neutrals to high charge states, is long enough for the energy transfer from the plasma electrons to heat the ions to 10–15 eV while the energy exchange in ion–ion collisions results in all charge states having essentially the same temperature. We then describe a technique, using the ion temperatures obtained through optical emission spectroscopy and afterglow transient beam currents, to estimate the magnitude of the potential dip. In our example, measured with a 14 GHz ECRIS the value of the potential dip is 1.3–1.9 V. We demonstrate that the temporal characteristics of the afterglow transient occurring in 1 ms scale can be estimated by assuming that the afterglow peak of high charge state ion currents is caused by a change of the ion confinement scheme from electrostatic trapping to random walk diffusion resulting in order-of-magnitude reduction of the ion confinement time.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Koivisto Hannu Orcid -palvelun logo

Timonen Oskari Orcid -palvelun logo

Kronholm Risto

Toivanen Ville Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

67

Numero

3

Artikkelinumero

035012

Julkaisu­foorumi

65144

Julkaisufoorumitaso

2

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Fysiikka

Avainsanat

[object Object]

Julkaisumaa

Yhdistynyt kuningaskunta

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1088/1361-6587/adb074

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä