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 merOrganisationer och upphovspersoner
Publikationstyp
Publikationsform
Artikel
Moderpublikationens typ
Tidning
Artikelstyp
En originalartikel
Målgrupp
VetenskapligKollegialt utvärderad
Kollegialt utvärderadUKM:s publikationstyp
A1 Originalartikel i en vetenskaplig tidskriftPublikationskanalens uppgifter
Förläggare
Volym
67
Nummer
3
Artikelnummer
035012
ISSN
Publikationsforum
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