通过空间电荷缓解实现多级加速器中增强束流输运用于熔融等离子体诊断
等离子体物理
2025-09-23 v2
摘要
高当前负离子束的有效输运对于使用重离子束探针（HIBP）系统对受磁约束熔融等离子体进行等离子体电位诊断至关重要。然而，强大的空间电荷效应常常会降低输运效率，尤其是对于重离子如Au-时更为如此。本研究通过在多级加速系统中引入经过优化的电压分配以实现静电透镜效应，演示了束流输运质量显著提升。使用IGUN进行的数值仿真，得到实验（LHD-HIBP系统）的支持，表明该方法有效抑制了由空间电荷引起的束流发散和损失。无需对束流线进行机械修改，优化配置即可实现Au束流电流在双级加速器中输入提升2-3倍。因此，实现了更高灵敏度的等离子体电位测量，将线平均电子密度提升至 m，信噪比显著改善。该技术提供了一种紧凑、实用且高效的解决方案，用于在空间电荷主导条件下传输高当前重离子束。除了对等离子体诊断的影响外，该方法还适用于广泛的加速器系统，包括用于科学和工业应用中需要高强度束流输运的系统。
引用
@article{arxiv.2507.20948,
title = {Enhanced beam transport via space charge mitigation in a multistage accelerator for fusion plasma diagnostics},
author = {M. Nishiura and K. Nakamura and K. Ueda and A. Shimizu and H. Takubo and M. Kanda and T. Ido and M. Okamura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.20948},
year = {2025}
}