为脉冲铜真空电弧等离子体电荷态分辨离子能量测量增加高时间分辨率
等离子体物理
2015-06-26 v1
摘要
通过使用商用离子质荷比与能荷比分析仪对离子检测信号进行直接（随时间依赖的）采集，获得了脉冲铜电弧等离子体的电荷态分辨离子能量-时间分布。我们发现电弧点火后最初几百微秒内 Cu2+、Cu3+ 和 Cu4+ 离子的能量向较低值偏移，这是等离子体中粒子碰撞的证据。在脉冲后段 Cu1+ 离子的产生通过 Cu1+ 信号强度增加及平均电荷态的轻微降低来度量，指向离子与中性粒子之间的电荷交换反应。在脉冲最开始时，当等离子体向真空膨胀且等离子体电势强烈波动时，观测到了能量高得多的离子（超过 200 eV）。在脉冲早期，观测到的离子能量近似正比于离子电荷态，我们得出结论：加速机制主要基于电场中的加速。该场方向远离阴极，表明存在势垒。浮动探针的测量表明势结构行进，且在行进场中运动的离子可获得高达几百电子伏特的高能量。在脉冲后期，近似比例关系丧失，这或与因同中性粒子碰撞导致的不同能量展宽增加有关，和/或加速性质从静电向“气体动力学”转变，即由压力梯度主导。
引用
@article{arxiv.1506.07616,
title = {Adding high time resolution to charge-state-specific ion energy measurements for pulsed copper vacuum arc plasmas},
author = {Koichi Tanaka and Liang Han and Xue Zhou and André Anders},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.07616},
year = {2015}
}
备注
reviewed and accepted by Plasma Sources Science and Technology, revised version of 28 May 2015