Zeitschrift für Kernenergiewissenschaft und Energieerzeugungstechnologie

Ionenstrahlsimulation mit einem Linsensystem zur Beschleunigung und Verzögerung eines Ionenstrahls mit niedriger Energie

Abdelrahman MM

Ionenstrahlsimulation mit einem Linsensystem zur Beschleunigung und Verzögerung eines Ionenstrahls mit niedriger Energie

Die Eigenschaften elektrostatischer Linsensysteme werden im Hinblick auf Anwendungen in einer Ionenstrahlquelle untersucht. Strahlen werden mit dem SIMION-Simulator verfolgt, der eine realistische Beschreibung von Raumladungseffekten bietet. Das Design des Linsensystems wurde mithilfe des Computerprogramms SIMION durchgeführt. Ein paralleler Strahl einfach geladener Stickstoffionen mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Energie von 6 keV wurde in einer Entfernung von 150 mm vor dem Eintritt in das Beschleunigungs-/Verzögerungslinsensystem gestartet. Das Linsensystem wurde mithilfe der Simulationsdaten optimiert, die mit einem SIMION-Computerprogramm zur Berechnung von Ionenflugbahnen mit und ohne Raumladung erhalten wurden. Um dieses Linsensystem zu entwickeln, haben wir die Zwei- und Dreielektrodenlinsensysteme mit unterschiedlichen Parametern untersucht. Die Strahlemittanz als Funktion der Spaltbreite des Verzögerungslinsensystems wurde für Flugbahnen einfach geladener Stickstoffionen stromabwärts in einem Abstand von 200 mm untersucht. Der Einfluss der Verzögerungsspannung an der Verzögerungselektrode mit unterschiedlichen Spannungen der vier Elektroden auf die Strahlemittanz wurde bei Spaltbreiten von 3, 5, 10, 15 und 21 mm untersucht. Das Verzögerungslinsensystem wurde als Beschleunigungslinsensystem verwendet, indem die Spannung an jeder Elektrode des Linsensystems verändert und optimiert wurde. Sowohl die Strahlemittanz als auch der Strahldurchmesser wurden am Ausgang des Linsensystems in einer Entfernung von 60 mm berechnet. Die folgenden Berechnungen wurden mit und ohne Raumladung durchgeführt.