Published January 1, 2024 | Version v1
Publication Open

An experimental investigation of the proton fraction in a three electrode 2.45 GHz ECR ion source

Creators

  • 1. Bhabha Atomic Research Centre
  • 2. Homi Bhabha National Institute

Description

Abstract The ion beam extracted from a proton ion source contains H + ion along with H 2 + and H 3 + molecular ions. In this work, the ionic fractions in the extracted beam of ECR ion source were measured using an analyzing magnet. A computerized proton fraction measurement setup is described in detail with instrumentation and control for pulsed operation of the ECR ion source. A timing diagram has been incorporated for trigger synchronization illustrating the process of pulsing the plasma, controlling the analyzing magnet parameters and acquiring data about the magnetic field and beam current. The proton fraction was measured in two cases, in the first case using SS304 plasma chamber and in the second case incorporating aluminium (Al) cylinder and boron nitride (BN) plates inside the plasma chamber. In the first case, the proton fraction was found to be in the range of ∼60% and in the second case because of the presence of secondary electron donors it increased to 93%. In order to understand the enhancement of H + fraction in the hydrogen plasma, plasma parameters ( n e , T e and EEDF) and its dependence on microwave power and neutral gas pressure were investigated.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نبذة مختصرة يحتوي شعاع الأيونات المستخرج من مصدر أيونات البروتون على أيونات H + جنبًا إلى جنب مع أيونات جزيئية H 2 + و H 3 +. في هذا العمل، تم قياس الكسور الأيونية في الحزمة المستخرجة من مصدر أيون ECR باستخدام مغناطيس تحليل. يتم وصف إعداد قياس جزء البروتون المحوسب بالتفصيل مع الأجهزة والتحكم في التشغيل النبضي لمصدر أيون ECR. تم تضمين مخطط توقيت لمزامنة الزناد يوضح عملية نبض البلازما، والتحكم في معلمات تحليل المغناطيس والحصول على بيانات حول المجال المغناطيسي وتيار الحزمة. تم قياس جزء البروتون في حالتين، في الحالة الأولى باستخدام غرفة البلازما SS304 وفي الحالة الثانية دمج ألواح الألومنيوم (Al) وألواح نيتريد البورون (BN) داخل غرفة البلازما. في الحالة الأولى، وجد أن جزء البروتون في حدود 60 ٪ وفي الحالة الثانية بسبب وجود مانحين ثانويين للإلكترون ارتفع إلى 93 ٪. من أجل فهم تعزيز جزء H + في بلازما الهيدروجين، تم التحقيق في معلمات البلازما ( n e و T e و EEDF) واعتمادها على طاقة الميكروويف وضغط الغاز المحايد.

Translated Description (French)

Résumé Le faisceau d'ions extrait d'une source d'ions protoniques contient des ions H + ainsi que des ions moléculaires H 2 + et H 3 +. Dans ce travail, les fractions ioniques dans le faisceau extrait de la source d'ions ECR ont été mesurées à l'aide d'un aimant d'analyse. Une configuration de mesure informatisée de la fraction de protons est décrite en détail avec l'instrumentation et la commande pour le fonctionnement pulsé de la source d'ions ECR. Un chronogramme a été incorporé pour la synchronisation de déclenchement illustrant le processus de pulsation du plasma, de contrôle des paramètres de l'aimant d'analyse et d'acquisition de données sur le champ magnétique et le courant du faisceau. La fraction protonique a été mesurée dans deux cas, dans le premier cas en utilisant une chambre à plasma SS304 et dans le second cas en incorporant un cylindre en aluminium (Al) et des plaques de nitrure de bore (BN) à l'intérieur de la chambre à plasma. Dans le premier cas, la fraction protonique s'est avérée être de l'ordre de ∼60% et dans le second cas en raison de la présence de donneurs d'électrons secondaires, elle est passée à 93%. Afin de comprendre l'augmentation de la fraction H + dans le plasma d'hydrogène, les paramètres du plasma ( n e , T e et EEDF) et sa dépendance à la puissance des micro-ondes et à la pression du gaz neutre ont été étudiés.

Translated Description (Spanish)

Resumen El haz de iones extraído de una fuente de iones de protones contiene iones H + junto con iones moleculares H 2 + y H 3 +. En este trabajo, las fracciones iónicas en el haz extraído de la fuente de iones ECR se midieron utilizando un imán de análisis. Se describe en detalle una configuración computarizada de medición de la fracción de protones con instrumentación y control para el funcionamiento pulsado de la fuente de iones ECR. Se ha incorporado un diagrama de tiempo para la sincronización del disparador que ilustra el proceso de pulsar el plasma, controlar los parámetros del imán de análisis y adquirir datos sobre el campo magnético y la corriente del haz. La fracción de protones se midió en dos casos, en el primer caso utilizando la cámara de plasma SS304 y en el segundo caso incorporando cilindro de aluminio (Al) y placas de nitruro de boro (BN) dentro de la cámara de plasma. En el primer caso, se encontró que la fracción de protones estaba en el rango de ~60% y en el segundo caso debido a la presencia de donantes de electrones secundarios, aumentó al 93%. Para comprender la mejora de la fracción H + en el plasma de hidrógeno, se investigaron los parámetros del plasma ( n e , T e y EEDF) y su dependencia de la potencia de microondas y la presión de gas neutro.

Files

pdf.pdf

Files (11.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ad83c93eb7690d21fdd90c72283509f4
11.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
فحص تجريبي لكسر البروتون في مصدر أيون ECR ثلاثي الأقطاب 2.45 جيجاهرتز
Translated title (French)
Une étude expérimentale de la fraction protonique dans une source d'ions ECR à trois électrodes de 2,45 GHz
Translated title (Spanish)
Una investigación experimental de la fracción de protones en una fuente de iones ECR de tres electrodos 2.45 GHz

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4390973191
DOI
10.1088/1748-0221/19/01/t01006

Is supplement to
https://openalex.org/W608372102 (Other)
https://openalex.org/W4387013340 (Other)
https://openalex.org/W3146952934 (Other)
https://openalex.org/W2565360425 (Other)
https://openalex.org/W2383244048 (Other)
https://openalex.org/W2318864978 (Other)
https://openalex.org/W2183632845 (Other)
https://openalex.org/W2034831498 (Other)
https://openalex.org/W2011298145 (Other)
https://openalex.org/W1993156593 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1965520240
  • https://openalex.org/W1983288788
  • https://openalex.org/W1991678412
  • https://openalex.org/W1996071097
  • https://openalex.org/W2023344473
  • https://openalex.org/W2023913244
  • https://openalex.org/W2053058684
  • https://openalex.org/W2065827278
  • https://openalex.org/W2104432467
  • https://openalex.org/W2346523439
  • https://openalex.org/W2803956108
  • https://openalex.org/W2914767149
  • https://openalex.org/W2995830816
  • https://openalex.org/W3023440033
  • https://openalex.org/W3045072943
  • https://openalex.org/W3205752331
  • https://openalex.org/W4297811613