利用短脉冲 1+ 注入估算电荷增殖器 ECR 离子源等离子体参数的方法

开发了一种通过短脉冲 1+ 注入电荷增殖电子回旋共振离子源（CB-ECRIS）所产生的束流瞬态来确定等离子体参数的新方法。所提方法依赖极少假设，并可给出电离时间 $1/n_e\left\langle\sigma v\right\rangle^{\text{inz}}_{q\to q+1}$、电荷交换时间 $1/n_0\left\langle\sigma v\right\rangle^{\text{cx}}_{q\to q-1}$、离子约束时间 $\tau^q$，以及等离子体能量含量 $n_e\left\langle E_e\right\rangle$ 和等离子体三重积 $n_e \left\langle E_e\right\rangle \tau^q$。该方法基于在高电荷态离子引出束流上拟合电流平衡方程，并利用拟合系数通过优化程序确定等离子体参数的回溯值。该方法已应用于氦等离子体中注入 K$^+$ 离子的电荷增殖。结果表明，K$^{q+}$ 电荷态的约束时间范围为 2.6$^{+0.8}_{-0.4}$ ms 至 16.4$^{+18.3}_{-6.8}$ ms，并随电荷态增加而增大。高电荷态离子的电离与电荷交换时间分别为 2.6$^{+0.5}_{-0.5}$ ms--12.6$^{+2.6}_{-3.2}$ ms 与 3.7$^{+5.0}_{-1.6}$ ms--357.7$^{+406.7}_{-242.4}$ ms。等离子体能量含量为 $2.5^{+4.3}_{-1.8}\times 10^{15}$ eV/cm$^3$。