离子束-本底等离子体的产生及束上下游鞘层分布的实验研究
[Abstract]:Ion beam-plasma systems have been widely used in the fundamental research of plasma-material interaction and the excitation and propagation of plasma collective wave and instability. The energy of ion beam and the proportion of the beam to the sheath have not been controlled independently when the plasma system is studied for wave excitation or sheath structure. The main work of this paper is to add two isolation grids between the source chamber and the target chamber of the double plasma device and form an ion beam-background plasma system in the target chamber through its bias difference. Ion distribution is diagnosed by a self-calibrated deceleration grids ion energy analyzer. The main conclusions are as follows: 1. The ion distribution function in the experimental region contains bimodal structure, a group of isotropic background ions and a group of isotropic background ions. Beam ion with directional energy. The energy of the beam ion can be controlled almost independently by adjusting the voltage difference or discharge voltage between two isolated grids, and the effect of these two discharge parameters on the beam current ratio is negligible. The beam current ratio is mainly determined by the heating current of the hot cathode, which has a weak influence on the beam energy. Therefore, the heating current of the hot cathode can be controlled by controlling the heating current of the hot cathode. The beam proportions can be controlled independently by adjusting the bias difference between two isolated grids or the discharge current properly. However, the change of neutral gas pressure results in the simultaneous change of beam energy and beam proportions. 2. The results of sheath potential distribution diagnosed by emission probe show that the sheath is asymmetrical upstream and downstream of the plate in the beam-plasma system, and the sheath is thicker than upstream. The sheath shrinks with the appearance of ion beam, and the sheath thickness becomes thinner with the increase of ion beam energy and beam density. The sheath of the grid is always much thinner than that of the plate in the presence of transmittance. In addition, the increase of pressure leads to the decrease of beam energy and density, which leads to the thickening of the sheath. In this work, a steady-state magnetic mirror device (SMM) is constructed. The diameter of the SMM is much larger than that of the magnetized plasma, and the magnetic field intensity in the center of the axis is more than 1200 Gauss. It provides an experimental platform for the basic research of EICW excitation and magnetized plasma sheath structure. In a small test vacuum chamber, the magnetized plasma is produced by hot cathode filament discharge and the EICW excitation experiment is carried out by using a small grid plus external driving signal. The following conclusions are obtained: 1. The temperature of the electron in the magnetic plane of the hot wire is two-temperature, one group corresponds to the background electrons and one group corresponds to the primary electrons, while the temperature of the intermediate electrons in the hot wire is only one-temperature, which corresponds to the background electrons. The frequency of the wave increases with the increase of the magnetic field, and the dispersion relation is in good agreement with the EICW, which verifies the feasibility of the external driving signal exciting large-scale EICW.
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:O53
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,本文编号:2184073
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