نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی/پژوهشگاه علون فنون هسته ای

2 هیئت علمی / پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای / پژوهشکده فیزیک و شتابگرها

3 پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، پژوهشکده فیزیک و شتابگرها

4 دانشکده مهندسی انرژی و فیزیک، داشنگاه امیرکبیر

10.24200/nst.2022.1065.1720

چکیده

در این مقاله پلاسمای چشمه یونی کوچک مقیاس تشدید سیکلوترونی الکترون آهنربا دائم با فرکانس 45/2 گیگاهرتز شبیه‌سازی و بررسی شده است. این چشمه با محفظه پلاسما به شعاع 50 میلی‌متر، طول 50 میلی‌متر و بیشینه توان ورودی 1 کیلووات، مولد جریان باریکه پروتونی 10 میلی‌آمپر با انرژی 50 کیلوولت است. به دلیل ابعاد کوچک مقیاس محفظه و طول موج بلند میکروموج (mm4/122= 0λ) تزریق شده در این چشمه، انتشار و انتقال میکروموج به داخل محفظه در شرایط عادی امکان‌پذیر نمی‌باشد. برای انتقال توان میکروموج به داخل محفظه و تشکیل پلاسما، دی‌الکتریک با جنس آلومینا با ضریب‌گذردهی نسبی 9 در ورودی محفظه استفاده شده است. این مقاله، به طراحی و شبیه‌سازی خط انتقال و جفت شدگی میکروموج به محفظه چشمه یونی کوچک مقیاس پرداخته است. در این راستا، شدت میدان مغناطیسی پیچه‌ها، میدان الکتریکی میکروموج و تحولات زمانی و مکانی کمیت‌های مهم هم‌چون، چگالی توان جذبی، لایه تشدید هیبرید بالا، چگالی و دمای الکترونی در زمان‌های اولیه تزریق میکروموج به داخل چشمه یونی پلاسما مورد ارزیابی قرار گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation Study of the Over dense Plasma in an Electron Cyclotron Resonance Miniature Ion Source

نویسندگان [English]

  • HamidReza Mirzaei 1
  • Masoomeh Yarmohammadi Satri 2
  • Hamid Rahimpour 3
  • Sina Fasih 4

1 Asistant prof.

2 NSTRI

3 Physics and Accelerator Research School, NSTRI, P.O. Box 14395-836, Tehran, Iran

4 Department of the Energy Engineering and Physics, Amirkabir University of Technology, P.O. Box: 15875-4413, Tehran, Iran

چکیده [English]

In this paper the plasma of a 2.45 GHz permanent magnet miniature ECR ion source has been simulated and discussed. The source with a cylindrical plasma chamber of 50 mm in radius, 50 mm in length and the maximum input power of 1kW generates a 10 mA, 50 kV proton beam. Considering the long wavelength of the microwave generator (λ0 = 122.4 mm) and the miniature size of the plasma chamber, an alumina window with the relative permittivity of 9 is hires at the entrance of the plasma chamber. The window facilitates the injection of the microwave power to the chamber and plasma generation. This study is dedicated to design and simulation of the microwave power transfer and coupling to the miniaturized plasma chamber of the ion source. In this way, strength of the magnetic field, microwave electric field and spatial and temporal variations of the essential parameters like density of the microwave power absorption, the Upper Hybrid Resonance (UHR) layer, density and temperature of the plasma at the starting time of the microwave injection to the ion source chamber are investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Miniature Ion Source
  • Electron Cyclotron Resonance
  • Plasma
  • COMSOL software