通过电子注入实现离子束中和，第一部分：冷电子的积累
等离子体物理
2020-05-20 v1
摘要
通过电子注入实现离子束电荷中和是一个复杂的动力学过程。近期实验表明，经等离子体中和后束流的自电势可能远低于等离子体电子的温度 [Physics of Plasmas 23, 043113 (2016)]，这表明动力学效应至关重要，并可能影响离子束的中和过程。我们利用二维静电 particle-in-cell 程序对离子束的电荷中和过程进行了数值研究。结果表明，电子注入的电荷中和过程由两个阶段组成。在第一阶段，束流的自电势高于注入电子的温度 (Te/e)。因此，离子束的中和几乎不受 Te 的影响，且所有注入电子均被离子束捕获。在第二阶段，随着束流电势 () 的下降，热电子从离子束中逃逸，而冷电子则缓慢积累。因此， 可远低于 Te/e。模拟中发现，在冷电子积累过程中， 按 的比例变化。此外，结果表明电子源的横向位置对离子束中和有重大影响。电子源的微小偏移会导致束流电势大幅增加，原因是注入电子的势能增加。
引用
@article{arxiv.1909.09277,
title = {Neutralization of ion beam by electron injection, Part 1: Accumulation of cold electrons},
author = {Chaohui Lan and Igor D. Kaganovich},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.09277},
year = {2020}
}
备注
13 pages, 10 figures