IranPAC2015

Experimental investigation and simulation of the behavior of the beam extracted from Penning ion source using cylindrical and aperture type lenses

Not scheduled

15m

سالن همایش‌ها (پژوهشگاه دانش‌های بنیادی)

Poster دیگر مقالات

Speaker

Mr Aliakbar Chaheh (university of tehran)

Description

In order to shape the extracted helium and oxygen ion beams from a Penning ion source, cylindrical and aperture type lenses were designed and manufactured. By changing the voltage of the middle lens of the Einzel lens the beam width was controlled. The beam profile as a function of the voltage of the middle lens was measured using a grid of thin wires placed down stream. Fitting a Gaussian which was proposed in the previous works to the measured beam profiles, the beam current, width, and noise level were obtained. In addition, the voltage to achieve the smallest beam width for each beam type was experimentally obtained. It was shown that the beam width has a lower limit due to the space charge effect. Using SIMION7 code the experiment was simulated. This way the physical specifications of the ions which are released from the plasma meniscus were estimated. The simulations showed that one may imagine that the ions are emitted from a virtual point inside the source. This is the result of the convexity of the plasma meniscus. The position of the virtual point is an indication of the convexity of the meniscus.

چکیده به فارسی

به‌منظور شکل‌دهی به باریکه یونی استخراج‌شده از یک چشمۀ پنینگ و مطالعۀ رفتار پرده منیسکیوس، از دو نوع لنز استوانه‌ای و حفره‌ای برای گازهای هلیم و اکسیژن استفاده شد. باریکه‌های یونی در چهار حالت متفاوت استخراج شدند. با تغییر ولتاژ لنز میانی لنز واحد و استفاده از یک نمایه‌سنج عرضی، نمودار جریان برحسب موقعیت برای تمامی آزمایش‌ها رسم شده و با برازش مناسب آن‌ها کمترین پهنای هر کدام از حالت‌ها به‌ازای تغییر در ولتاژ لنز میانی به‌دست آمد. نشان داده‌شد که به‌دلیل وجود اثر بار فضایی نمی‌توان پهنای باریکه را از یک حد معین کمتر نمود. با شبیه‌سازی شرایط آزمایش در کد محاسباتی SIMION7، شرایط اولیه پرواز یون‌ها از پرده منیسکیوس درون چشمه به‌دست آمد. با استفاده از این شرایط اولیه، یون‌ها در سایر حالت‌های آزمایش به پرواز درآمده و نشان داده شد که پرواز یون‌ها از یک نقطه مجازی درون چشمه صورت می‌گیرد که این امر به دلیل تحدب پرده منیسکیوس پلاسما به‌سمت بیرون چشمه است و مقدار فاصله نقطه مجازی بدست آمده از لبه کاتد استخراج، نشان‌دهنده میزان این تحدب می‌باشد.

Peer reviewing

Paper

Accepted on 14 Nov 2015 by Javad Rahighi

Paper files: