A Study on $He^+$ Ion Beam Extraction in the Duoplasmatron Ion Source

Duoplasmatron 이온원에서의 $He^+$ 이온빔 인출에 관한 연구

The operational characteristics of the duoplasmatron ion source are investigated in order to obtain the maximum achievable extraction current of the $He^+$ ion beam with the small divergence. Under the variations of the gas pressure, the arc current, the magnet current and the extraction voltage of the ion source, the change of the extracted $He^+$ ion beam current is observed. An oxide filament, the mixture of BaO and SrO coated on Ni meshes, is used as the hot cathode, and its average lifetime is about 100 hours. The extraction current is linearly proportional to the arc current. As the magnet current of the ion source is increased, the extraction current increases, but the beam divergence becomes larger. The maximum extraction current is obtained at the source pressure of 0.084 Torr. The extraction current is proportional to the extraction voltage raised to the power of 3/2 as estimated from theory. At the extraction voltage of 5.72 kV, the maximum extraction current of 50 $\mu$A is obtained under the optimized extraction condition.

각확산도가 작은 $He^+$ 이온빔 인출전류를 최대로 얻기 위하여 Duoplasmatron 이온원의 동작특성을 조사하였다. 이온원의 기체압력, 아크전류. 전자석 전류, 인출전압등을 변화시키면서 인출되는 $He^+$ 이온빔 전류의 변화를 관찰하였다. 열음극으로는 Ni망위에 BaO와 SrO의 혼합물을 코팅한 산화물 필라멘트를 사용하였으며, 그것의 평균수명은 약 100시간이었다. 인출전류는 아크전류에 선형적으로 비례했다 이온원 전자석전류를 증가시킴에 따라 인출전류는 증가하였지만 빔의 각확산도가 커졌다. 최대의 인출전류는 0.084 Torr의 이온원 압력에서 얻어졌다. 인출전류는 이론에서와 마찬가지로 인출전압의 3/2승에 비례하였다. 5.72 kV의 인출전압에서는 최적인출조건하에서 50 $\mu$A의 인출전류가 얻어졌다.