Secondary emission magnetron injection gun that controlled by magnetic field in long pulse mode

The origin variant of ignition the secondary emission magnetron injection gun at low voltage (3…25 kV) with use pulse magnetic filed and additional gas filling is described. Beam current up to 5 A with pulse its duration up to 10 ms was achieved. Perspectives of the gun application for generation of electron beams and high charge ions are discussed.Описан оригинальный вариант запуска вторично-эмиссионной магнетронной пушки при пониженном напряжении (3…25 кВ) путем использования импульсного магнитного поля и дополнительного напуска газа. Достигнут ток пучка до 5 А с длительностью импульса до 10 мс. Обсуждены перспективы использования пушки для генерации электронного пучка и многозарядных ионов.Описано оригінальний варіант запуску повторно-емісійної магнетронної гармати при зниженій напрузі (3...25 кВ) шляхом використання імпульсного магнітного поля та додаткового напуску газу. Досягнуто струм пучка до 5 А з тривалістю імпульсу до 10 мс. Обговорено перспективи використання гармати для генерації електронного пучка та багатозарядних іонів

Excitation of self-sustained secondary emission by gas discharge and hollow beam generation in magnetron injection gun

The electron beam is frequently used for the energy input into the plasma. However, the strong transverse field hampers the charged-particle beam penetration into a closed magnetic trap. This problem can be solved by means of a new electron gun. It is an electron gun with a cold-cathode developed on the principle of self-sustained secondary electron emission. In experiments described below the gun ignition was for the first time observed at 2…6 kV direct voltage in the range of pressures ~ 10⁻²…10⁻¹ Pa. The gun produced the hollow electron beam with current exceeding 1 А and pulse duration up to 1 ms. After ignition the gun can principally operate at any higher vacuum.Введення енергії в плазму може бути зроблено за допомогою електронного пучка. Однак, сильне поперечне магнітне поле перешкоджає проникненню пучків заряджених часток в замкнуту магнітну пастку. Ця проблема може бути частково вирішена шляхом використання нової електронної гармати. Принцип дії такої гармати з холодним катодом – вторинна електронна емісія, що самопідтримується. В описаних експериментах уперше запалювання гармати спостерігалося при постійній напрузі 2...6 кВ у діапазоні тиску 10⁻²…10⁻¹ Па. Гармата утворювала електронний пучок зі струмом більшим ніж 1 А та тривалістю 1 мс. Після запалювання робота такої електронної гармати принципово можлива і при більш високому вакуумі.Ввод энергии в плазму зачастую можно произвести электронным пучком. Однако, сильное поперечное магнитное поле препятствует проникновению пучков заряженных частиц в замкнутую магнитную ловушку. Проблема может быть разрешена путем применения новой электронной пушки. Принцип действия новой электронной пушки с холодным катодом - самоподдерживающаяся вторичная электронная эмиссия. В описанных экспериментах зажигание пушки впервые наблюдалось при постоянном напряжении 2…6 кВ в диапазоне давлений 10⁻²…10⁻¹ Па. Пушка создавала полый электронный пучок с током выше 1 А и длительностью до 1 мс. После зажигания работа такой электронной пушки принципиально возможна и при более высоком вакууме

Behaviour features of the radiative losses of the torsatron U – 3M plasma

The total bolometrically measured plasma radiation losses on the RF heating power were found. The results of measurements demonstrate a nonmonotonic dependence of radiation losses on RF power. Namely, at low RF power levels (80...170 kW) the total radiation losses raised with increasing the RF power. However, the total radiation losses decreased sharply when RF power exceeded 200 kW (down to ≈20 kW at 240 kW of RF power). Simultaneously, the intensity of impurity lines fell down significantly, whereas the average electron temperature (found from ECE measurement) did increase. The authors consider that screening properties of periphery plasma give reasons for above experimental facts.На торсатроне “У-3М” проведены измерения зависимости общих радиационных потерь от уровня вводимой в плазму ВЧ-мощности. Измерения показали немонотонную зависимость величины радиационных потерь от уровня вводимой ВЧ-мощности. При вводимой ВЧ-мощности на уровне 80...170 кВт величина радиационных потерь пропорционально возрастает. Доля радиационных потерь резко падает (до ~10% от вводимой ВЧ мощности) когда ВЧ-мощность достигает ≥200 кВт. Одновременно (более чем на порядок) уменьшаются интенсивности примесных линий, в то время как электронная температура в области удержания продолжает расти (ЭЦР радиометр). Авторы полагают, что объяснением приведенных выше экспериментальных фактов могут быть экранирующие свойства магнитной конфигурации торсатрона.На торсатроні “У-3М” проведені вимірювання залежності загальних радіаційних втрат від рівня введеної у плазму ВЧ-потужності. Виміри показали немонотонну залежність радіаційних втрат від рівня ВЧ-потужності. При введеній ВЧ-потужності на рівні 80...170 кВт доля радіаційних втрат пропорційно зростає. Доля радіаційних втрат різко зменшується (до ~10% від рівня ВЧ-потужності) коли введена ВЧ-потужність досягає рівня ≥200 кВт. Одночасно (більше ніж на порядок) зменшується інтенсивність ліній домішок, в той же час електронна температура продовжує зростати (ЕЦР радіометр). Автори вважають, що поясненням наведених вище експериментальних фактів можуть бути екрануючі властивості магнітної конфігурації торсатрону

Investigation of plate-type barrier ozonizers with ac and pulse power supplies

In this paper the experimental results on the investigation of plate-type reactors operated on the base of barrier discharge have been presented. Different reactors with planar, strip, and trench electrodes were investigated. Such reactors operated under atmospheric pressure with ac and pulse power sources with voltage of up to 10 kV, frequency up to 12 kHz. Using atomized spectroscopy system the measurements of the main specifications of the reactors such as ozone yielding rate, the temperature in the reactor and the air flow rate were carried out

Energy confinement in the torsatron Uragan-3M during the RF-heating mode

Energy confinement time of plasma in torsatron U-3M was measured both during quasi-stationary stady of RF-discharge and after RF-power cut-off. Power absorbed by plasma in the confinement region was estimated. A mechanism which explain the plasma density behavior in the confinement region is proposed.Експериментально визначено енергетичний час життя плазми під час квазістаціонарної стадії ВЧ-розряду і при вимкненні ВЧ-розряду в торсатроні У-3М. Оцінена частка потужності, що випромінюється ВЧ-антеною, яка поглинається плазмою в області її утримання. Запропоновано можливий механізм, що пояснює поведінку щільності плазми в області утримання.Экспериментально определено энергетическое время жизни плазмы во время квазистационарной стадии ВЧ- разряда и при выключении ВЧ-разряда в торсатроне У­-3М. Оценена доля мощности, излучаемой ВЧ-антенной, которая поглощается плазмой в области ее удержания. Предложен возможный механизм, объясняющий поведение плотности плазмы в области удержания

Formation of ITB in the vicinity of rational surfaces in the Uragan-3M torsatron

It was shown that there is the possibility of ITB formation in the vicinity of rational surfaces in a torsatron magnetic configuration. The formation of ITB is accompanied by fast change of plasma poloidal rotation velocity, radial electric field and its shear and the decrease of plasma density fluctuations. After the ITB formation the transition to the improved plasma confinement takes place. The transition stars when electron temperature in the region of rational surfaces is sufficient to satisfy the condition υTe/uei>>2πR0 (here υTe is electron thermal velocity and uei is the frequency of ion – electron collisions, and R0 is the major radius of the torus). Such a regime can be maintained during the whole duration of RF discharge without any disturbances.Показано, що існує можливість формування внутрішнього теплового бар’єру (ВТБ) в плазмі ВЧ розряду в околиці раціональних поверхонь в торсатронній магнітній конфігурації. Формування ВТБ супроводжується бистрими змінами швидкості полоідального обертання плазми, радіального електричного поля и його шира і зменшенням флуктуацій густини плазми поблизу раціональних поверхонь. Після формування ВТБ спостерігається перехід в режим поліпшеного утримання плазми. Час переходу зменшується із збільшенням ВЧ потужності нагріву.Показано, что имеется возможность формирования внутреннего теплового барьера (ВТБ) в плазме ВЧ разряда в окрестности рациональных поверхностей в торсатронной магнитной конфигурации. Формирование ВТБ сопровождается быстрыми изменениями скорости полоидального вращения плазмы, радиального электрического поля и его шира и уменьшением флуктуаций плотности плазмы вблизи рациональных поверхностей. После формирования ВТБ наблюдается переход в режим улучшенного удержания плазмы. Время перехода сокращается с увеличением ВЧ мощности нагрева