Untersuchung und Modellierung der Ionenstrahlformung großflächiger Ionenquellen mit Hilfe einer beweglichen Faradaysondenzeile

Abstract

Der Ionenstrahl zylindrischer Breitstrahl-Ionenquellen weist im Bereich kleiner Ionenstromdichten nicht rotationssymmetrische Strukturen auf. Mit Hilfe einer neu entwickelten beweglichen Faradaysondenzeile können diese Strukturen vermessen und analysiert werden. Die Analyse des Ionenstromdichteprofils liefert wichtige Informationen über den Strahlbildungsmechanismus aus Einzellochstrahlen. Nicht rotationssymmetrische Strukturen werden durch fehlfokussierte Einzellochstrahlen im Randbereich des Extraktionsgittersystems hervorgerufen. Dabei bilden sich typischerweise hexagonale, sternförmige Strukturen, deren Ausprägung von den Betriebsparamtern derIonenquelle abhängt. Untersuchungen an einem Ionentriebwerk RIT-XT zeigen, daß sich die Einzellochstrahlen weitgehend abstoßungsfrei durchdringen und zu einem Gesamtstrahl addieren. Mit wachsendem Abstand weitet sich ein solcher Ionenstrahl linear auf. Ein neu entwickeltes Computerprogramm zur Synthese des Gesamtstrahls ist in der Lage, den Ionenstrahl hinter einem Triebwerk aus Annahmen über Einzellochstrahlen zu errechnen. Diese Vorhersagen stimmen qualitativ gut mit Messungen am RIT-XT Ionentriebwerk überein.