nguphysСибирский физический журналSIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS2541-9447Новосибирский государственный университет10.25205/2541-9447-2024-19-3-48-56nguphys-342Research ArticleФИЗИКА ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, УСКОРИТЕЛЕЙ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫHIGH-ENERGY AND ACCELERATOR PHYSICS, PHYSICS OF HIGH-TEMPERATURE PLASMAКонцепция ЭЦР источника с рабочей частотой 2,45 ГГц с перестраиваемым магнитным полемOverall Concept Design of 2.45 GHz ECR Ion Source with Tunable Magnetic FieldДмитриевМ. С.DmitrievM. S.

Дмитриев Максим Сергеевич, кандидат технических наук

Москва

Maksim S. Dmitriev, Candidate of Technical Sciences

Moscow

MSDmitriyev@mephi.ruДьяконовМ. В.DyakonovM. V.

Дьяконов Максим Валентинович, ведущий инженер

Москва

Maksim V. Dyakonov, Leading Engineer

Moscow

MVDyakonov@mephi.ruЖигайловаМ. И.ZhigaylovaM. I.

Жигайлова Марина Ивановна, аспирант, инженер

Москва

Marina I. Zhigaylova, Postgraduate Student, Engineer

Moscow

MIZhigailova@mephi.ruИвановО. А.IvanovO. A.

Иванов Олег Александрович, аспирант, инженер

Москва

Oleg A. Ivanov, Postgraduate Student, Engineer

Moscow

OAIvanov@mephi.ruКрасновА. С.KrasnovA. S.

Краснов Артем Сергеевич, аспирант, инженер

Москва

Artem S. Krasnov, Postgraduate Student, Engineer

Moscow

ASKrasnov@mephi.ruТумановС. А.TumanovS. A.

Туманов Сергей Алексеевич, аспирант, инженер

Москва

Sergey A. Tumanov, Postgraduate Student, Engineer

Moscow

SATumanov@mephi.ruНациональный исследовательский ядерный университет «МИФИ»РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian Federation2024011120241934856Copyright © Дмитриев М.С., Дьяконов М.В., Жигайлова М.И., Иванов О.А., Краснов А.С., Туманов С.А., 20242024Дмитриев М.С., Дьяконов М.В., Жигайлова М.И., Иванов О.А., Краснов А.С., Туманов С.А.Dmitriev M.S., Dyakonov M.V., Zhigaylova M.I., Ivanov O.A., Krasnov A.S., Tumanov S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://nguphys.elpub.ru/jour/article/view/342

Произведена разработка ЭЦР ионного источника на частоту 2,45 ГГц, предназначенного для получения протонов и двухзарядных ионов гелия. Проиллюстрирован вид конструкции ионного источника и его основных узлов. Представлена конфигурация магнитной системы, способной работать как в ЭЦР-, так и в СВЧ-режиме. Разработана система экстракции и формирования пучка ионов с возможностью продольного перемещения системы электродов относительно плазменного электрода. Приведена конфигурация волноводного тракта ионного источника с рабочей частотой 2,45 ГГц, обеспечивающего стабильную подачу мощности в рабочую камеру, а также выполнены расчет и оптимизация его элементов.

The design of the ECR ion source was made for an operating frequency of 2.45 GHz. The ion source is considered to be used for producing protons and double charged helium ions. The source construction as well as the separate components design are presented in the study. The operating modes include both ECR and microwave operating regimes. The extraction system with the beamforming was developed. The beam adjustment is implemented by the longitudinal shifting of the electrodes against the plasma electrode position. The performance of the 2.45 GHz waveguide line to provide the stable power injection into the plasma chamber is considered. The numerical simulation of the waveguide line components was made and optimised.

ионный источникэлектронно-циклотронный резонансмагнитная системасистема экстракцииплазменная камераволноводный трактion sourceelectron-cyclotron resonancemagnetic systemextraction systemplasma chamberwaveguide lineReferencesDmitriyev М. S. et al. Magnetic System with Variable Characteristics for a 2.45 GHz ECRIS // Proc. of RuPAC’21, 2021. P. 310-312. DOI: 10.18429/JACoW-RuPAC2021-TUPSB38.Dmitriyev М. S. et al. Magnetic System with Variable Characteristics for a 2.45 GHz ECRIS // Proc. of RuPAC’21, 2021. P. 310-312. DOI: 10.18429/JACoW-RuPAC2021-TUPSB38.Artamonov K. G. et al. Magnetic System with Adjustable Characteristics for Electron Cyclotron Resonance Ion Source with Operating Frequency of 2.45 GHz // Physics of Atomic Nuclei. 2021. Vol. 84. P. 2010-2013. DOI: 10.1134/S1063778821100057.Artamonov K. G. et al. Magnetic System with Adjustable Characteristics for Electron Cyclotron Resonance Ion Source with Operating Frequency of 2.45 GHz // Physics of Atomic Nuclei. 2021. Vol. 84. P. 2010-2013. DOI: 10.1134/S1063778821100057.Muramatsu M. et al. Development of an ECR ion source for carbon therapy // Rev. Sci. Instrum. 2002.Vol.73,№2.P.573.Muramatsu M. et al. Development of an ECR ion source for carbon therapy // Rev. Sci. Instrum. 2002.Vol.73,№2.P.573.Dmitriev M. S., D’yakonov M. V., Tumanov S. A. Waveguide Development for a 2.46 GHz Electron Cyclotron Resonance Ion Source // Physics of Atomic Nuclei. 2022. T. 85, № 11. C. 1899-1901.Dmitriev M. S., D’yakonov M. V., Tumanov S. A. Waveguide Development for a 2.46 GHz Electron Cyclotron Resonance Ion Source // Physics of Atomic Nuclei. 2022. T. 85, № 11. C. 1899-1901.Kuang Y., Zhou L., Li S., Fan X., and Cheng Q. S. In Proceedings of the 11th International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology ICMMT’2019, Guangzhou, China, May 2019. https://doi.org/10.1109/ICMMT45702.2019.8992397Kuang Y., Zhou L., Li S., Fan X., and Cheng Q. S. In Proceedings of the 11th International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology ICMMT’2019, Guangzhou, China, May 2019. https://doi.org/10.1109/ICMMT45702.2019.8992397Grecu L. Using short stubs for matching the impedance of a load to the impedance of a transmission line-analytical solution and computer code // International Conference on Economic Engineering and Manufacturing Systems Brasov. 2007. Vol. 8, no. 3 (21a). P. 492. URL: https://www.recentonline.ro/021/Grecu_L_02b-R21.pdfGrecu L. Using short stubs for matching the impedance of a load to the impedance of a transmission line-analytical solution and computer code // International Conference on Economic Engineering and Manufacturing Systems Brasov. 2007. Vol. 8, no. 3 (21a). P. 492. URL: https://www.recentonline.ro/021/Grecu_L_02b-R21.pdfBilik V. and Bezek J. High power limits of waveguide stub tuners II J. Microw. Power. 2010. Vol. 44. P. 178-186.Bilik V. and Bezek J. High power limits of waveguide stub tuners II J. Microw. Power. 2010. Vol. 44. P. 178-186.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.