undefined

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

Publiceringsår

2025

Upphovspersoner

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

Abstrakt

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.
Visa mer

Organisationer och upphovspersoner

Jyväskylä universitet

Koivisto Hannu Orcid -palvelun logo

Timonen Oskari Orcid -palvelun logo

Kronholm Risto

Toivanen Ville Orcid -palvelun logo

Publikationstyp

Publikationsform

Artikel

Moderpublikationens typ

Tidning

Artikelstyp

En originalartikel

Målgrupp

Vetenskaplig

Kollegialt utvärderad

Kollegialt utvärderad

UKM:s publikationstyp

A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskrift

Publikationskanalens uppgifter

Förläggare

IOP Publishing

Volym

67

Nummer

3

Artikelnummer

035012

Publikationsforum

65144

Publikationsforumsnivå

2

Öppen tillgång

Öppen tillgänglighet i förläggarens tjänst

Ja

Öppen tillgång till publikationskanalen

Delvis öppen publikationskanal

Parallellsparad

Ja

Övriga uppgifter

Vetenskapsområden

Fysik

Nyckelord

[object Object]

Publiceringsland

Förenade kungariket

Förlagets internationalitet

Internationell

Språk

engelska

Internationell sampublikation

Ja

Sampublikation med ett företag

Nej

DOI

10.1088/1361-6587/adb074

Publikationen ingår i undervisnings- och kulturministeriets datainsamling

Ja