Ions losses in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M”
The results of ions losses researches through magnetic slits and axial holes of a multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” are submitted. Plasma potential in the central area of a trap and potential depression in a ring magnetic slit are experimentally measured. The potential barriers to ions in...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2003 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2003
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110341 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Ions losses in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” / O.A. Lavrent’ev, V.A. Maslov, M.G. Nozdrachev, V.P. Oboznyj // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 1. — С. 43-45. — Бібліогр.: 4 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859651907343089664 |
|---|---|
| author | Lavrent’ev, O.A. Maslov, V.A. Nozdrachev, M.G. Oboznyj, V.P. |
| author_facet | Lavrent’ev, O.A. Maslov, V.A. Nozdrachev, M.G. Oboznyj, V.P. |
| citation_txt | Ions losses in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” / O.A. Lavrent’ev, V.A. Maslov, M.G. Nozdrachev, V.P. Oboznyj // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 1. — С. 43-45. — Бібліогр.: 4 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | The results of ions losses researches through magnetic slits and axial holes of a multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” are submitted. Plasma potential in the central area of a trap and potential depression in a ring magnetic slit are experimentally measured. The potential barriers to ions in ring magnetic slits are determined. It is shown, that the ions losses in the axial holes make no more than 4 % of total ions losses from the trap. The reason of low ions losses in axial holes is the additional forces arising at plasma interaction with crossed electrical and magnetic fields.
В роботі представлені результати досліджень втрат іонів через магнітні щілини та осьові отвори багатощілинної електромагнітної пастки “Юпітер 2М”. Експериментально виміряні потенціал плазми в центральній області пастки та провисання потенціалу в кільцевих магнітних щілинах. Визначені потенційні бар’єри для іонів в кільцевих магнітних щілинах. Показано, що втрати іонів через осьові отвори не перевищують 4% загальних втрат іонів з пастки. Причиною малих втрат іонів через осьові отвори є додаткові сили, що виникають при взаємодії плазми з схрещеними електричним та магнітним полями.
В работе представлены результаты исследования потерь ионов через магнитные щели и осевые отверстия многощелевой электромагнитной ловушки «Юпитер 2М». Экспериментально измерены потенциал плазмы в центральной области ловушки и провисание потенциала в кольцевых магнитных щелях. Определены потенциальные барьеры для ионов в кольцевых магнитных щелях. Показано, что потери ионов в осевые отверстия не превышают 4% общих потерь ионов из ловушки. Причиной малых потерь ионов через осевые отверстия являются дополнительные силы, которые возникают при взаимодействии плазмы со скрещенными электрическим и магнитным полями.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:34:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
IONS LOSSES IN MULTISLIT ELECTROMAGNETIC TRAP “JUPITER 2M”*
O.A.Lavrent’ev, V.A.Maslov, M.G.Nozdrachev, V.P.Oboznyj
Institute of Plasma Physics, National Scientific Center “Kharkov Institute of Physics and
Technology”, Kharkov, Ukraine, <lavr@ipp.kharkov.ua>, tel. 0572 35 64 38
The results of ions losses researches through magnetic slits and axial holes of a multislit electromagnetic trap “Jupiter
2M” are submitted. Plasma potential in the central area of a trap and potential depression in a ring magnetic slit are
experimentally measured. The potential barriers to ions in ring magnetic slits are determined. It is shown, that the ions
losses in the axial holes make no more than 4 % of total ions losses from the trap. The reason of low ions losses in axial
holes is the additional forces arising at plasma interaction with crossed electrical and magnetic fields.
*The research described in this publication was made possible in part by Grant #1341 from STCU
PACS: 52.55.-s
The plasma in the electromagnetic traps is created by
the neutral gas ionization with the help of high-energy
electron injection. Electrons are confined by magnetic
field of the multipole structure, and in the ring slits and
axial holes - by electric field, ions are confined in the
potential well of electron’s space charge [1]. Such
configuration of electric and magnetic fields is the main
criteria ensuring the stability of plasma.
The experimental researches of ion losses in ring
magnetic slits and axial holes were carried out on
installation "Jupiter 2М"[2] - multislit electromagnetic
trap of high-temperature plasma with axisymmetric
magnetic field geometry.
It was experimentally shown, that the channels of
electrons and ions losses in electromagnetic traps are
divided in space. Under enough high negative potentials
locking magnetic slits, electrons can leave a trap only as a
result of cross transfer through a magnetic field. The ions,
being kept in a potential well of a volumetric electrons
charge, leave a trap only through magnetic slits (in
systems with axisymmetric magnetic field geometry -
through ring magnetic slits and axial holes), where the
potential barrier is reduced because of potential depth in a
slit. It allows to make separate registration of electron and
ion losses flows from plasma and to compare them with
theoretical models. The ion losses from a trap are
coordinated on a charge with electron losses. The balance
of currents IΣ
i + Iek =IΣ
e⊥, is carried out, where IΣ
i - total
losses of ions from a trap through magnetic slits, Iek -
current of high energetic electrons injection and IΣ
e⊥ - total
electron losses from a trap across a magnetic field.
Plasma confinement in axial holes is basic question of
the research program of axisymmetric traps. The
conditions for ions confinement in ring magnetic slits
essentially differ from conditions in axial holes. The
plasma flow in ring magnetic slits is limited by anode
diaphragm and has the cross size of 4 mm. Electrostatic
division of plasma components and their confinement by
longitudinal electrical field is possible in this case. The
magnetic flow, which is limited by anode diaphragm in a
ring slit, passes through an axial hole, being condensed in
a beam of circular section. The sizes of electron
circulation area in an axial hole grow in many times,
increasing sagging of a volumetric charge potential. The
electrostatic division of plasma components in the area of
an axial hole and its confinement by a longitudinal
electrical field become impossible.
The experiments for definition of ions losses ratio
(through ring magnetic slits and axial holes) were carried
out in the following way: electron injection was made
through one of the edges of a trap, and opposite injector
was used as a locking electrode and receiver of ions. The
system of the automatic collection, processing and storage
of the experimental information, which is made on the
basis of a digital transformation SDI-AD12-128H card,
allowed to register electron losses on each of 17
electrodes (anodes and limiting diaphragms), limiting area
of plasma accumulation, simultaneously during one pulse
of injection and ion losses in each of 7 ring slits and axial
hole. The total ion losses (top curve), total electron losses
(bottom curve) and flow of ions in an axial hole (average
curve) are given in fig. 1 at injection from the left gun (а)
and from the right gun (в). The current of ions in an axial
hole from fig. 1а in increased scale is given in fig. 1с. The
results of comparison of electrons and ions flows on
electrodes of electrostatic system and restrictive
diaphragms with total electrons and ions losses allow to
make a conclusion that plasma accumulation, heating and
confinement process in a trap does not depend on the fact,
which electron injector works at the moment (left, right or
they work both simultaneously). It is visible from the
fig.1, that the ion flow in each of axial holes does not
exceed 2 % from total ion losses through magnetic slits. It
is possible to make a conclusion, that ion losses through
axial holes, despite of their large size (d = 26 мм) and
absence of a potential barrier, do not exceed 4 % of total
losses of ions through magnetic slits. This very important
result for axisymmetric traps is explained by action on
ions of the additional forces arising at plasma interaction
with crossed electrical and non-uniform magnetic fields.
It will be well coordinated to results of theoretical
accounts of charged particles losses through axial holes in
a multislit electromagnetic trap [4].
The measurements of plasma potential and potential
depth in a slit are carried out for finding - out of ions
losses character through a ring magnetic slit. Plasma
potential was measured with the help of single lengmure
probe. The method of potential depth measurement is
based on measurement of volt-ampere characteristic of an
overbarrier ions current. The ions from a tail of power
distribution overcome a potential barrier, leave through an
aperture in a locking electrode and get on the negatively
charged collector, if potential of a collector is more than
potential depth on absolute value. The grid was
established before collector.
Problems of Atomic Science and Technology. 2003. № 1. Series: Plasma Physics (9). P. 43-45 43
mailto:lavr@ipp.kharkov.ua
I*10, A a
t, µs
I*10, A b
t, µs
I*10, A c
t, µs
Fig. 1
Analyzing voltage close to a sawtooth one fed on this
grid. Analyzing potential, at which measured ion current
begins to decrease, determines value of potential depth for
given magnetic slit. Oscillograms of plasma potential Фp,
analyzing potential Фan and current of ions on a probe Ip
are given in fig. 2.
Volt-ampere characteristics of ions flow in a ring
magnetic slit are given in fig. 3.
The value of a potential barrier for ions in a ring magnetic
slit was determined from a ratio Фi = Фp - ∆Ф. It was
noticed that the potential depth grows with plasma density
growth. Plasma potential changed within the limits of 40 -
200 V, and the value of a potential barrier for ions
achieved 70 V depending on mode of installation
operations.
Fig. 2
Fig. 3
The received results allow to make a conclusion about
existence of potential barrier for ions in ring magnetic
slits. They will be well coordinated with results of
theoretical accounts of the charged particles losses
through ring magnetic slits in a multislit electromagnetic
trap [4].
REFERENCES
1. O. A. Lavrent’ev. Research of an electromagnetic
trap. Magnitnye lovushki. , Kiev, "Naukova dumka",
1968, Vyp.3, p.77-147.
2. S.A. Vdovin, O.A. Lavrent’ev, V.A. Maslov,
M.G.Nozdrachov, V.P. Oboznyj, N.N. Sappa. Plasma
storage in the multislit electromagnetic trap “Jupiter
2M”.//Voprosy Atomnoj Nauki i tekhniki, Ser:
Termoyadernyj Sintez/ Moskow, N3,1989, p. 40-45.
3. O.A. Lavrent’ev, V.A. Maslov, S.V. Germanova,
M.G.Nozdrachev, V.P. Oboznyi. Neutral gas
influence on plasma heating and confinement in the
multislit electromagnetic trap «Jupiter 2M»//
Problems of Atomic Science and Technology, Ser:
Plasma Physics/ Kharkov,(5), 2000, №.3, p. 48-50.
4. O.A.Lavrent’ev. The theory of plasma heating and
confinement in a multislit electromagnetic trap.
44
Ф*10-2, V
Ip, relative units
ВТРАТИ ІОНІВ В БАГАТОЩІЛИННІЙ ЕЛЕКТРОМАГНІТНІЙ ПАСТЦІ “ЮПІТЕР 2М”
О. О. Лаврентьєв, В. О. Маслов, М. Г. Ноздрачов, В. П. Обозний
В роботі представлені результати досліджень втрат іонів через магнітні щілини та осьові отвори
багатощілинної електромагнітної пастки “Юпітер 2М”. Експериментально виміряні потенціал плазми в
центральній області пастки та провисання потенціалу в кільцевих магнітних щілинах. Визначені потенційні
бар’єри для іонів в кільцевих магнітних щілинах. Показано, що втрати іонів через осьові отвори не
перевищують 4% загальних втрат іонів з пастки. Причиною малих втрат іонів через осьові отвори є додаткові
сили, що виникають при взаємодії плазми з схрещеними електричним та магнітним полями.
ПОТЕРИ ИОНОВ В МНОГОЩЕЛЕВОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЛОВУШКЕ «ЮПИТЕР 2М»
О. А. Лаврентьев, В. А. Маслов, М. Г. Ноздрачев, В. П. Обозный
В работе представлены результаты исследования потерь ионов через магнитные щели и осевые отверстия
многощелевой электромагнитной ловушки «Юпитер 2М». Экспериментально измерены потенциал плазмы в
центральной области ловушки и провисание потенциала в кольцевых магнитных щелях. Определены
потенциальные барьеры для ионов в кольцевых магнитных щелях. Показано, что потери ионов в осевые
отверстия не превышают 4% общих потерь ионов из ловушки. Причиной малых потерь ионов через осевые
отверстия являются дополнительные силы, которые возникают при взаимодействии плазмы со скрещенными
электрическим и магнитным полями.
45
Fig. 2
References
О. А. Лаврентьев, В. А. Маслов, М. Г. Ноздрачев, В. П. Обозный
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-110341 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-07T13:34:18Z |
| publishDate | 2003 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Lavrent’ev, O.A. Maslov, V.A. Nozdrachev, M.G. Oboznyj, V.P. 2017-01-03T15:24:17Z 2017-01-03T15:24:17Z 2003 Ions losses in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” / O.A. Lavrent’ev, V.A. Maslov, M.G. Nozdrachev, V.P. Oboznyj // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 1. — С. 43-45. — Бібліогр.: 4 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 52.55.-s https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110341 The results of ions losses researches through magnetic slits and axial holes of a multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” are submitted. Plasma potential in the central area of a trap and potential depression in a ring magnetic slit are experimentally measured. The potential barriers to ions in ring magnetic slits are determined. It is shown, that the ions losses in the axial holes make no more than 4 % of total ions losses from the trap. The reason of low ions losses in axial holes is the additional forces arising at plasma interaction with crossed electrical and magnetic fields. В роботі представлені результати досліджень втрат іонів через магнітні щілини та осьові отвори багатощілинної електромагнітної пастки “Юпітер 2М”. Експериментально виміряні потенціал плазми в центральній області пастки та провисання потенціалу в кільцевих магнітних щілинах. Визначені потенційні бар’єри для іонів в кільцевих магнітних щілинах. Показано, що втрати іонів через осьові отвори не перевищують 4% загальних втрат іонів з пастки. Причиною малих втрат іонів через осьові отвори є додаткові сили, що виникають при взаємодії плазми з схрещеними електричним та магнітним полями. В работе представлены результаты исследования потерь ионов через магнитные щели и осевые отверстия многощелевой электромагнитной ловушки «Юпитер 2М». Экспериментально измерены потенциал плазмы в центральной области ловушки и провисание потенциала в кольцевых магнитных щелях. Определены потенциальные барьеры для ионов в кольцевых магнитных щелях. Показано, что потери ионов в осевые отверстия не превышают 4% общих потерь ионов из ловушки. Причиной малых потерь ионов через осевые отверстия являются дополнительные силы, которые возникают при взаимодействии плазмы со скрещенными электрическим и магнитным полями. The research described in this publication was made possible in part by Grant #1341 from STCU. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Magnetic confinement Ions losses in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” Втрати іонів в багатощілинній електромагнітній пастці “Юпітер 2М” Потери ионов в многощелевой электромагнитной ловушке «Юпитер 2М» Article published earlier |
| spellingShingle | Ions losses in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” Lavrent’ev, O.A. Maslov, V.A. Nozdrachev, M.G. Oboznyj, V.P. Magnetic confinement |
| title | Ions losses in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” |
| title_alt | Втрати іонів в багатощілинній електромагнітній пастці “Юпітер 2М” Потери ионов в многощелевой электромагнитной ловушке «Юпитер 2М» |
| title_full | Ions losses in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” |
| title_fullStr | Ions losses in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” |
| title_full_unstemmed | Ions losses in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” |
| title_short | Ions losses in multislit electromagnetic trap “Jupiter 2M” |
| title_sort | ions losses in multislit electromagnetic trap “jupiter 2m” |
| topic | Magnetic confinement |
| topic_facet | Magnetic confinement |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110341 |
| work_keys_str_mv | AT lavrentevoa ionslossesinmultislitelectromagnetictrapjupiter2m AT maslovva ionslossesinmultislitelectromagnetictrapjupiter2m AT nozdrachevmg ionslossesinmultislitelectromagnetictrapjupiter2m AT oboznyjvp ionslossesinmultislitelectromagnetictrapjupiter2m AT lavrentevoa vtratiíonívvbagatoŝílinníielektromagnítníipastcíûpíter2m AT maslovva vtratiíonívvbagatoŝílinníielektromagnítníipastcíûpíter2m AT nozdrachevmg vtratiíonívvbagatoŝílinníielektromagnítníipastcíûpíter2m AT oboznyjvp vtratiíonívvbagatoŝílinníielektromagnítníipastcíûpíter2m AT lavrentevoa poteriionovvmnogoŝelevoiélektromagnitnoilovuškeûpiter2m AT maslovva poteriionovvmnogoŝelevoiélektromagnitnoilovuškeûpiter2m AT nozdrachevmg poteriionovvmnogoŝelevoiélektromagnitnoilovuškeûpiter2m AT oboznyjvp poteriionovvmnogoŝelevoiélektromagnitnoilovuškeûpiter2m |