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Sina Christ-Koch
Profile der Plasmaparameter und Dichte negativer Wasserstoffionen mittels Laserdetachmentmessungen in HF-angeregten Ionenquellen
Betreuer: Priv.-Doz. Dr. Ursel Fantz [Experimentelle Plasmaphysik]
Datum der mündlichen Prüfung: 06.03.2008
159 Seiten, deutsch
Die Arbeit zeigt die Anwendung des Laserdetachmentverfahrens zur ortsaufgelösten Messung negativer Wasserstoff-/Deuteriumionen an einer leistungsstarken HF-angeregten Niederdruck-Ionenquelle. Das Laserdetachmentverfahren basiert auf der Messung von Elektronenströmen auf eine positiv vorgespannte Langmuirsonde vor und während/nach einem Laserpuls. Aus dem Stromverhältnis kann das Verhältnis der Dichte negativer Ionen zur Elektronendichte bestimmt werden. Wird zudem die Elektronendichte mit dem Standardverfahren der Langmuirsonde ermittelt, so erhält man die absolute Dichte negativer Ionen. Messungen der Langmuirsonde ergeben zudem Aufschluss über das Floating- und Plasmapotential, die Elektronentemperatur und die Dichte positiver Ionen. Das Laserdetachmentverfahren musste an die besonderen Bedingungen der HF-Quelle angepasst werden. Vor allem die Existenz von Hochfrequenzfeldern (1 MHz), einem hohen Quellenpotential (-20 kV), Magnetfeldern (~ 7 mT) und Cäsium in der Quelle mussten beachtet werden. Es konnten Dichten negativer Ionen in der Größenordnung von nH- = 1*1017 1/m3 ermittelt werden, womit diese in derselben Größenordnung liegt wie die Elektronendichte. Die Anwendung des Laserdetachmentverfahrens und der Langmuirsonden bieten als einzige Verfahren die Möglichkeit zur ortsaufgelösten Messung der Plasmaparameter. Es wurden die Einflüsse diverser externer Parameter (z.B. Druck, HF-Leistung, Magnetfelder%85) auf die Plasmaparameter und deren Profile untersucht und erläutert. Die Untersuchungen verhelfen somit zu einem detaillierten Verständnis der Vorgänge in der Quelle.