Параметри плазми розряду Пеннінга з негативно-зміщенним металогідридним катодом при поздовжній емісії іонів Н–
Анотація
Підвищення ефективності формування негативних іонів в об'ємному джерелі іонів на основі Пеннінговського джерела може бути здійснено за допомогою застосування металогідридного катода. Ізотопи водню зберігаються там у хімічно зв’язаному атомарному стані та десорбуються з металогідриду під впливом струму розряду. Коливально / обертально збуджені молекули H2* утворюються шляхом рекомбінації Н-атомів на металевій поверхні, які потім можуть бути легко перетворені в іони Н– шляхом дисоціативного прилипання електронів без попереднього збудження молекули Н2 у плазмі. Зміна властивостей розряду відкриває шлях для спрощення конструкції джерела шляхом екстракції негативних іонів вздовж зовнішнього магнітного поля в порівнянні з традиційними об'ємними джерелами, де екстракція здійснюється перпендикулярно магнітному полю. Відокремлення негативних іонів від витягнутого в поздовжньому напрямку потоку заряджених частинок здійснювалося електромагнітним фільтром базуючись на чисельних розрахунках траєкторій заряджених частинок. Залежність температури електронів та щільності плазми від потенціалу зміщення проводилося методом зонда Ленгмюра. Вимірювання енергії електронів проводилося електростатичним аналізатором енергії. Було показано, що вихід іонів H– залежить від потенціалу зміщення на металогідридному катоді і визначається температурою електронів плазми. Оцінка потенціалу зміщення від Te проводилася за припущення розподілу електронів по Больцману поблизу катода. Наявність додаткових груп електронів з вищими енергіями спотворює поведінку струму H–, але загалом результати експерименту добре узгоджуються з оцінкою, заснованою на фізиці, що лежить в основі розподілу Больцмана. Було виявлено оптимальне значення потенціалу зміщення металгідридного катода для ефективного вилучення іонів H– на рівні -20 В та вище, коли щільність плазми досягає максимального значення до 2×109 см-3.
Завантаження
Посилання
K.W. Ehlers, B.F. Gavin, and E.L. Habbard, Nucl. Instrum. Methods, 22, 87 (1963). https://doi.org/10.1016/0029-554X(63)90232-5
K. Jimbo, K. Ehlers, K. Leung, and R. Pyle, Nucl. Inst. Methods, 248(2-3), 282 (1986). https://doi.org/10.1016/0168-9002(86)91009-0
G.I. Dimov, Review of Scientific Instruments, 67, 3393 (1996). https://doi.org/10.1063/1.1147513
G.I. Dimov, G.V. Roslyakov, Pribory i Tekhnika Ehksperimenta, 1, 29 (1967), https://inis.iaea.org/search/searchsinglerecord.aspx?recordsFor=SingleRecord&RN=5144624 (in Russian)
M. Bacal, R. McAdams, and B. Lepetit, in: Second International Symposium on Negative Ions, Beams and Sources, AIP Conf. Proc., (vol. 1390, 2011), pp.13.
T. Inoue, Y. Matsuda, Y. Ohara, Y. Okumura, M. Bacal, and P. Berlemont, Plasma Sources Sci. Technol. 1, 75 (1992). https://doi.org/10.1088/0963-0252/1/2/001
M.V. Lototsky, V.A. Yartys, Ye.V. Klochko, V.N. Borisko, R.I. Starovoitov, V.M. Azhazha, P.N. V’yugov, J. Alloys Compounds, 404-406, 724 (2005). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.02.086
Yu.F. Shmal’ko, Ye.V. Klochko, and N.V. Lototsky, Int. J. Hydrogen energy, 21(11-12), 1057 (1996), https://doi.org/10.1016/S0360-3199(96)00040-7
I. Sereda, A. Tseluyko, and N. Azarenkov, in: Hydrides: Types, Bonds and Applications, edited by Patrick C. Dam. (New York: Nova Science Publishers Inc, 2018), pp. 149-192.
M. Bacal, and M. Wada, Applied Physics Reviews, 2, 021305 (2015). https://doi.org/10.1063/1.4921298
Ie.V. Borgun, D.L. Ryabchikov, I.N. Sereda, and A.F. Tseluyko, J. Phys. Conf. Ser. 514, 012051 (2014), https://doi.org/10.1088/1742-6596/514/1/012051
I. Sereda, A. Tseluyko, N. Azarenkov, D. Ryabchikov, and Ya. Hrechko, International Journal of Hydrogen Energy, 42(34), 21866-21870 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2017.07.129
I. Sereda, A. Tseluyko, D. Ryabchikov, Ya. Hrechko, and N. Azarenkov, Vacuum. 162, 163 (2019), https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2019.01.046
I. Sereda, D. Ryabchikov, Ya. Hrechko, Ie. Babenko, Problems of atomic science and technology. Series: Plasma Physics, 6(26), 107 (2020), https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2020_6/article_2020_6_107.pdf
J.R. Sanmartin, Phys. Fluids, 13(1), 103 (1970), https://doi.org/10.1063/1.1692776
А.А. Petrushenya, Ph.D. dissertation, V.N. Karazin Kharkiv National University, 2005.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
