Advanced electrostatic plasma lenses on permanent magnets

Abstract

In the paper we summarize the recent results on the wide-aperture electrostatic plasma lenses using permanent magnets (in particular, the lenses with minimized magnetic field gradients). The lenses are investigated at the focusing of the pulsed medium-energy (~20 keV) high-current (up to 0,5 А) beams of heavy ions (Сu), generated by multi-aperture vacuum-arc ion source. The obtained static and dynamic characteristics of focused ion beams enable to determine the main factor, which determines the restriction of the maximum compression factor of the ion beams at low magnetic fields. In the range of strong magnetic fields we establish the possibility for large-scale electron vortices to be generated in a plasma lens.

В статье мы подытожили последние результаты по широко аппертурным электростатическим линзам, использующим постоянные магниты (в частности, линзы с минимизированными градиентами магнитного поля). Линзы исследованы при фокусировке импульсов средней энергии (~ 20 кэВ), сильноточных (до 0,5 А) пучков тяжелых ионов (Сu), генерируемых широко аппертурным вакуумно-дуговым ионным источником. Полученные статические и динамические характеристики сфокусированных ионных пучков дают возможность определить основной фактор, который определяет ограничение фактора максимальной компрессии ионных пучков при низких магнитных полях. В области сильных магнитных полей мы установили возможность генерации крупно масштабных электронных вихрей в плазменной линзе.

У статті ми підсумували останні результати з широко апертурних електростатичних лінз, що використовують сталі магніти (зокрема, лінзи з мінімізованими градієнтами магнітного поля). Лінзи досліджені при фокусуванні імпульсних середньої енергії (~ 20 кеВ), сильнострумових (до 0,5 А) пучків важких іонів (Сu), що генеруються широко апертурним вакуумно-дуговим іонним джерелом. Отримані статичні і динамічні характеристики сфокусованих іонних пучків дають можливість визначити головний фактор, котрий визначає обмеження фактора максимальної компресії іонних пучків при низьких магнітних полях. В області сильних магнітних полів ми встановили можливість генерації велико масштабних електронних вихорів у плазмовій лінзі.