Details
| Title | Инжектор плазменного потока на основе открытого коаксиального СВЧ-резонатора: конструкция, диагностика и особенности измерения энергетического спектра ионов = Plasma Flow Injector Based on an Open Coaxial Microwave Resonator: Design, Diagnostics, and Features of Ion Energy Spectrum Measurements // Инженерная физика. – 2026. – № 3. — С. 8-18 |
|---|---|
| Creators | Степин В. П. ; Богачев Н. Н. ; Балмашнов А. А. |
| Imprint | 2026 |
| Collection | Общая коллекция |
| Subjects | Физика ; Электронные и ионные явления. Физика плазмы ; безэлектродные инжекторы ; плазменные потоки ; коаксиальные СВЧ-резонаторы ; энергетические спектры ионов ; ионный ток ; потенциал плазмы ; плазменные пучки ; electrodeless injectors ; plasma flows ; coaxial microwave resonators ; energy spectra of ions ; ion current ; plasma potential ; plasma beams |
| UDC | 533.9 |
| LBC | 22.333 |
| Document type | Article, report |
| Language | Russian |
| DOI | 10.25791/infizik.3.2026.1538 |
| Rights | Доступ по паролю из сети Интернет (чтение) |
| Additionally | New arrival |
| Record key | RU\SPSTU\edoc\78544 |
| Record create date | 3/26/2026 |
Разработан новый безэлектродный инжектор плазменного потока на основе открытого цилиндрического коаксиального СВЧ-резонатора (f[0] = 2,45 ГГц) с кольцевыми магнитами и цилиндрическим электродом с варьируемым потенциалом. На основании предварительных исследований выбран оптимальный режим работы: массовый расход аргона 0,52 мг/с, мощность 30 Вт, потенциал на цилиндрическом электроде 380 В. В этом режиме выполнена диагностика параметров плазменного потока с помощью электростатического анализатора энергий заряженных частиц и электрического зонда для измерения потенциала плазмы при двух расстояниях Z = 7, 15 см от инжектора до анализатора и задерживающих потенциалах на сетках. Показано, что при Z = 7 см изменение задерживающего потенциала на второй сетке приводит к заметному снижению потенциала плазмы и, следовательно, к искажению измеряемого ионного тока, что подчёркивает необходимость учёта потенциала плазмы и его вариаций при измерении и интерпретации энергетических спектров ионов. Установлен диапазон рабочих режимов инжектора (m = 0,30-0,80 мг/с, P = 25-35 Вт, V = 300-500 В), при которых плавающий потенциал в потоке плазмы находится в интервале +/- 5 В, что свидетельствует о компенсации электронной и ионной компонент и обеспечивает формирование квазинейтрального плазменного пучка, пригодного для корректной энергетической диагностики и использования инжектора в составе лабораторных стендов и прототипов плазменных ускорителей.
A new electrodeless plasma fl ow injector has been developed based on an open cylindrical coaxial microwave resonator (f[0] = 2.45 GHz) with ring magnets and a cylindrical electrode with variable potential. Based on preliminary studies, an optimal operating regime was selected with an argon mass flow rate of 0.52 mg/s, input power of 30 W, and a cylindrical electrode potential of 380 V. In this regime, the plasma fl ow parameters were diagnosed using an electrostatic charged-particle energy analyzer and an electric probe for plasma potential measurements at two distances from the injector to the analyzer (Z = 7 and 15 cm) and for different retarding potentials on the analyzer grids. It is shown that at Z = 7 cm variation of the retarding potential on the second grid leads to a noticeable decrease in the plasma potential and, consequently, to distortion of the measured ion current, which emphasizes the need to account for the plasma potential and its variations when measuring and interpreting ion energy spectra. The operating range of injector parameters (m = 0.30-0.80 mg/s, P = 25-35 W, V = 300-500 V) is established, within which the floating potential in the plasma flow lies within +/- 5 V, indicating compensation of the electron and ion components and ensuring the formation of a quasineutral plasma beam suitable for accurate energy diagnostics and for using the injector as part of laboratory test stands and prototype plasma accelerators.
Access count: 35
Last 30 days: 35
