文摘gydF4y2Ba

解释相关的电子回旋共振离子源的变化行为对于小激动人心的辐射频率的变化,我们决定在腔场的空间分布对于每一个谐振模式。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

在我们想要研究完美导电圆柱腔中电磁场分布,为每一个谐振模式兴奋由矩形波导微波范围内操作,通过一个孔放置轴顶部圆形基础(见图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

这种情况实际上是在现代电子回旋共振(ECR)离子源,在等离子体磁约束和兴奋是微波领域。这是实验观察到(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)等离子体形成,随之而来的大量粒子从源中提取,和相关的光束形状强烈依赖于频率的电磁波喂腔。事实上,通过考虑一个理想的腔,入射辐射的频率变化引起的激发一个离散的模式(见图gydF4y2Ba1 (b)gydF4y2Ba),每个与离轴波导耦合的不同。然后,腔内的电磁场分布将为每一个共振频率是不同的。因此,粒子运动将受到所选择的模式,也就是说,激励频率。目的给出一个定量的解释我们提出的问题,在本工作的初步阶段,给的描述Van Bladel后腔内的电磁场的方法(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。我们考虑作为本研究实验的参考设置由离子源操作队自1998年以来在卡塔尼亚INFN-LNS [gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba),但在以下描述的分析适用于任何类似的装置。gydF4y2Ba

2。实验装置的描述gydF4y2Ba

离子源腔内的粒子受到不均匀的静磁场gydF4y2Ba。可以认为这是由一个六极和两个螺线管的叠加:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba是一个常数与六极,gydF4y2Ba和gydF4y2Ba螺线管的。为了简单起见,我们这里考虑腔内只有一个电子的存在。在静磁场方程描述其运动gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba,gydF4y2Ba问gydF4y2Ba,gydF4y2Ba是速度、电荷和电子的静止质量,gydF4y2Ba是相对论性因素,gydF4y2BacgydF4y2Ba是光在真空速度,gydF4y2Ba由公式(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。粒子轨迹通过微分方程的数值解,给出初始条件的投影gydF4y2BaxygydF4y2Ba飞机的gydF4y2BazgydF4y2Ba=gydF4y2BalgydF4y2Ba/ 2,这样的恒星的形状代表所有的图的照片gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。通过考虑这些不同的模式通过不同的初始条件,可以观察到的形状和运动轨迹的技巧非常相似的方向一个其他人,因为他们是由静磁场。gydF4y2Ba

3所示。腔内的电磁场的分布gydF4y2Ba

在图gydF4y2Ba1(一)gydF4y2Ba显示了圆柱形谐振腔的设计方案,以其喂养WR62矩形波导放置远离腔轴。田野在静止的条件下,无损耗在真空腔内可以写成(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]gydF4y2Ba 的指数gydF4y2Ba米gydF4y2Ba代表一组三的指标,gydF4y2BaH / m,gydF4y2BacgydF4y2Ba= 299792458米/秒,gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba是激发孔表面,gydF4y2Ba腔的体积,gydF4y2Ba和gydF4y2Ba激励频率和模式特征角度,gydF4y2Ba和gydF4y2Ba螺线管的磁场和电场特征向量(gydF4y2Ba),gydF4y2Ba是无旋磁特征向量,gydF4y2Ba 占主导地位的领域是在矩形波导模式。我们指示gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba波导宽度(见图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba),gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba是一个常数与波导功率有关。如果入射波的频率不配合的gydF4y2Ba在(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba),在理想的无损的空腔是不同的和有限的条件,造成总能量在腔。否则,如果对于一个给定的gydF4y2Ba的频率gydF4y2Ba完全一致gydF4y2Ba,(这个词gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)相对于这种模式将发散的,也就是说,它将变得比其他人更大。在时域中,这意味着腔中的能量不断增加与时间和速度取决于入射波和模式之间的耦合gydF4y2Ba(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]。准确的通用表示字段在共振可以因此获得的只考虑不同项的系数。电场的一般表达式可以写成gydF4y2Ba TM模式的gydF4y2Ba诺伊曼的因素(等于1gydF4y2BangydF4y2Ba= 0,等于2gydF4y2Ba),gydF4y2Ba的gydF4y2Ba贝塞尔函数的根gydF4y2BangydF4y2Ba秩序,gydF4y2Ba 和TE模式gydF4y2Ba 与gydF4y2Ba的gydF4y2Ba根的贝塞尔函数的一阶导数gydF4y2BangydF4y2Ba秩序和gydF4y2Ba 积分(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)和(gydF4y2Ba8gydF4y2BaTM和TE)代表了耦合情况下,给不同的能量从传入的电磁波转移到每个模式。在图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba的模量电场没有这个词gydF4y2Ba所示的gydF4y2BaxygydF4y2Ba飞机的gydF4y2BazgydF4y2Ba=gydF4y2BalgydF4y2Ba/ 2,与13991.15兆赫和14005.44兆赫之间的共振模式。对于每个人,激动人心的波导几何变性是唯一解决,和相关的旋转是由两个正常的白色轴表示。最大模量计算了1 W的波导功率,时间间隔足够大之后,忽略二阶项。它可以是一个估计的实际能量耦合到每个模式。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

已经表明,腔内的场分布的电子回旋共振离子源可以显著改变通过小频率变化产生巨大影响的最小和最大空间的空间分布和喂养的的能量耦合腔波导。模式有一个完全不同的模式。初步计算,这里没有显示,表明一些电磁场配置是更有效的加快在电子,因为他们的适当的空间强度分布对星星的轨迹,代表粒子运动的静磁场。它有一个直接影响的电离作用,因此在等离子体的形成。gydF4y2Ba