Temperature and density evolution during decay in a 2.45 GHz hydrogen electron cyclotron resonance plasma: Off-resonant and resonant cases

Abstract

Mediciones de temperatura y densidad de electrones resueltas en el tiempo durante la etapa de desintegración en un hidrógeno El plasma de resonancia ciclotrónica de electrones (ECR) se presenta para una resonancia magnética y fuera de resonancia. configuraciones de campo. Las mediciones se realizan en un generador de plasma ECR excitado en Banco de pruebas denominado 2,45 GHz para estudios de plasma de fuentes iónicas en la ESS Bilbao. Los parámetros plasmáticos La evolución se estudia mediante diagnóstico por sonda Langmuir con técnica de muestra sincronizada. desarrollado para plasmas pulsados ​​repetitivos con una resolución temporal de 200 ns en procesos típicos de desintegración de unos 40 μs. Se observa claramente un resplandor transitorio en la potencia de microondas reflejada señal del plasma. Simultáneamente, la evolución de la temperatura de los electrones muestra picos de rebote. que puede estar relacionado con la interacción entre la caída de densidad y el acoplamiento de microondas con impacto profundo sobre la función de distribución de energía electrónica. La correlación de tales estructuras con la También se informa la potencia absorbida por plasma y la calidad del acoplamiento.

Time resolved electron temperature and density measurements during the decay stage in a hydrogen electron cyclotron resonance (ECR) plasma are presented for a resonance and off-resonance magnetic field configurations. The measurements are conducted on a ECR plasma generator excited at 2.45 GHz denominated test-bench for ion-sources plasma studies at ESS Bilbao. The plasma parameters evolution is studied by Langmuir probe diagnostic with synchronized sample technique developed for repetitive pulsed plasmas with a temporal resolution of 200 ns in typical decay processes of about 40 μs. An afterglow transient is clearly observed in the reflected microwave power signal from the plasma. Simultaneously, the electron temperature evolution shows rebounding peaks that may be related to the interplay between density drop and microwave coupling with deep impact on the Electron Energy Distribution Function. The correlation of such structures with the plasma absorbed power and the coupling quality is also reported