Расчет зарядового распределения ионов в электронно-циклотронно-резонансных источниках ионов

Предложен новый метод расчета зарядовых распределений ионов в плазме источников ионов на электронно циклотронном резонансе (ECR). Система уравнений баланса для плотностей всех зарядовых состояний ионов и нейтралов любого из элементов периодической системы в стационарном случае решается как система нелинейных алгебраических уравнений. Это позволяет учитывать двухкратные ионизацию и перезарядку и при необходимости ввести в рассмотрение более сложные многократные и другие столкновительные процессы между компонентами плазмы. Полная система уравнений баланса и условие зарядовой нейтральности плазмы устанавливают связь между плотностями нейтралов, ионов и электронов в ECR-источнике. Температура ионов определяется как результат нагрева горячими электронами за время жизни ионов в плазме.
Показано, что в рамках предложенной модели зарядовое распределение ионов зависит главным образом от температуры электронов.
Выход ионов высокой зарядности и средний заряд ионов в плазме увеличиваются с ростом температуры электронов, а также с увеличением порядкового номера элемента. В то же время в отличие от расчетов, сделанных другими авторами, увеличение плотности электронов практически не влияет на зарядовое распределение ионов, но приводит к сильному росту полного ионного тока из ECR-источника.
Выполнены расчеты зарядового распределения и выхода ионов для ECR-источника на частоту около 15 Ггц, сооружаемого в Дубне.