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 enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Kustantaja
Volyymi
67
Numero
3
Artikkelinumero
035012
ISSN
Julkaisufoorumi
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