从ECR等离子体源膨胀的氢等离子体流动动力学的实验与理论研究
Experimental and Theoretical Study of Flow Dynamics of Expanding Hydrogen Plasma from an ECR Plasma Source
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本研究通过实验和理论分析，揭示了ECR氢等离子体膨胀中的第二电离区及其产生的双电层和暖电子群，阐明了流动动力学机制。
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使用朗缪尔探针（LPs）和离子能量分析仪（IEAs）研究了从ECR等离子体源向膨胀室（EC）膨胀的中等密度（n≈10^{11} cm^{-3}）、高电子温度（T_{e}≈30-35 eV）和等离子体电位（V_{p}≈100 V）的氢等离子体流动。LPs揭示了在距ECR区几厘米处存在第二电离区（SIZ），表明电离平均自由程非常短，这在理论上得到了证实。SIZ提供了密度提升，产生了双电层（DL）（ΔV_{DL}≈106-40 V）以及DL后的暖电子群（n_{w}/n≈0.04-0.10，T_{w}≈40-60 eV）。在两个位置（z_{1}≈5 cm，z_{2}≈10 cm）进行的IEA测量显示，在压力≈1-8 mTorr下，离子能量范围约为65-8 eV。DL的形成用SIZ来解释，暖电子的产生得到了详细分析。
英文摘要
The flow of moderately dense (n {\approx} 10^{11} cm^{-3}) hydrogen plasma with high electron temperature (T_{e} {\approx} 30 - 35 eV) and plasma potential (V_{p} {\approx} 100 V), expanding towards an expansion chamber (EC) from an ECR plasma source is investigated using Langmuir probes (LPs) and Ion Energy Analysers (IEAs). The LPs reveal presence of a second ionization zone (SIZ) a few centimetres from the ECR zone, indicating very short ionization mean paths, which are confirmed theoretically. The SIZ gives a density boost, produces a double layer, DL (ΔV_{DL} {\approx} 106 - 40 V) and a warm electron population after the DL (n_{w}/n {\approx} 0.04 - 0.10, T_{w} {\approx} 40 - 60 eV). IEA measurements conducted at two sites (z_{1} {\approx} 5 cm, z_{2} {\approx} 10 cm) reveal ions with energies in the range {\approx} 65 - 8 eV at pressures {\approx} 1 - 8 mTorr. DL formation is explained in terms of the SIZ and warm electron generation is analysed in detail.
发表机构
- Department of Energy Science and Engineering, IIT Delhi（印度德里理工学院能源科学与工程系）
- Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
