2011 (2) (33) - Tishrn Univrsity Journal for Rsarch and Scintific Studis - Basic Scincs Sris Vol. (33) No. (2) 2011 * (2011/ 8 / 11.2010 / 10 / 14 ) " - ". Cs. - 200kH 100kH f. 2Cs.( f = 0.1ω p, i ) ω p,i.. " - " :. "-" *.-- - 101
2011 (2) (33) - Tishrn Univrsity Journal for Rsarch and Scintific Studis - Basic Scincs Sris Vol. (33) No. (2) 2011 Caractérisation d'un Doubl-Plasma Multipolair magnétiqu t Détction d'un Instabilité Acoustiqu Ioniqu à Bass Fréqunc Dr. Abdulwahab Quka * (Récriv 14 / 10 / 2010. Accpté 11 / 8 /2011) ABSTRACT Un turbulnc élctrostatiqu à bass fréqunc généré par l systèm "faiscau d ions-plasma" a été étudié xpérimntalmnt dans un machin "doubl-plasma" avc un grill négativmnt polarisé qui sépar ls dux chambrs d production ds plasmas: sourc t cibl. L auto-xcitation d un instabilité acoustiqu ioniqu à bass fréqunc a liu dans l plasma cibl autour d la grill lorsqu ls potntils ds plasmas sur chaqu côté d la grill sont prsqu égaux t lorsqu la production du plasma thrmo-ioniqu st rstrint à la chambr sourc. Ctt instabilité st obsrvé t nrgistré pndant l injction d un faiscau d ions du plasma sourc vrs l plasma cibl ayant un vitss choisi ntr la vitss acoustiqu ioniqu Cs t l doubl d ctt valur 2 Cs. La fréqunc d ctt instabilité st compris ntr 100kH t 200kH, c qui constitu à pu près un dixièm d la fréqunc du plasma ioniqu ω. p, i Lié à l xistnc d un gain d ions pur autour d la grill, ctt instabilité st détcté comm un composant aléatoir du courant d la grill t comm un propagation d fluctuation d la dnsité dans l plasma cibl avc un dgré d modulation d qulqus pourcnts. L amplitud d fluctuation d la dnsité st maximal à qulqus cntimètrs d la grill. Mots-clés: Doubl-Plasma, Décharg élctriqu, Gain d grill, Sonds d Langmuir, Systèm faiscau d ions-plasma, Instabilité Acoustiqu Ioniqu à Bass, Intraction ondparticul, Vitss acoustiqu, Anod virtull. * Maîtr d Conférncs, Départmnt d Scincs Basics, Faculté d Géni Elctriqu t Elctroniqu, Univrsité d Alp,Syri. 102
Tishrn Univrsity Journal. Bas. Scincs Sris 2011 (2) (33) : (instabilité acoustiqu ioniqu) -.( ) 200kH 100kH ω p,i.( 0.1ω p,i :).[7] ( ) (dgré d modulation). (charg d'éspac) -.[1] ω p,i 0.9 0.5 (thérmo-ioniqu) (oscillation d'un anod virtull).[11].[2] ω p, i, inj f U α G f.[2]. (convction).ω p, i, cibl.[12] (α = 0.25,..., 0.5 ).. :.." - ". 103
:.. " ".. :..(- ). " " : -1 ( ).[17]...[18, 20, 21].(1). 70cm 35cm " ".( ) 10-4 mbar 10-6 mbar (80%).( ) ( ) (U Bias ),. 0.2 mm : ). (9 cm U B 104
Tishrn Univrsity Journal. Bas. Scincs Sris 2011 (2) (33) (U hat ) U h. 4 ampèrs 4 volts (Efft thérmoélctriqu) U discharg- ) U d-s,t " " ). () ( sourc,targt(cibl) (40V (2) (1). " ".[13, 14, 16]. :(1) p 0 =10-6 mbar :(1) () p=10-4 mbar () I h =4 A/filamnt U d =40 V I d =10..500 ma U G =0..150 V ( ) 105
:(2) n=10 8 10 9 cm -3 T =2.. 4 V T i =0.06... 0.1 V λ D =0.013...0.13 cm Dby 8cm. B. N-S-N- : ) (S....[2, 3] : -2..[4, 22] (sonds d Langmuir) (analysur élctrostatiqu). () : Sonds d Langmuir - " - ". [22] 5mm (Tantal) 4mm 1mm (2- ).3mm ) 1k.( ( ).(PC) [22] (I-V). q m. " - " V ( ) 106
Tishrn Univrsity Journal. Bas. Scincs Sris 2011 (2) (33) 2qV (). vmin = m.(3-4-) ) 1 2 φ p I sat : (3).(3-1- I sat (2) (1) i ( ) (3) ( ). I sat i < 0.(4) (tangnt) (3) I sat > 0.(4) sat. I (4) (3) (4).(3- ).φ p () ).φ f φ p (potntil flottant) φ f.( (3- ) (2) (3) sat + V I = I xp T sat I φ p ( ) : ( V 0 ) ( ) ( pour V < 0 t V = 0 au potntil plasma) sat φ I = I xp k T φ : sat I m. k T sat [4] n I k T sat () A I = 0.4. n. A m. 107
( ) ( ).(3-) :Ls sonds émissivs.".( ) -" (charg d'éspac). - (4).(4- ) φ f I émission φ p. I collction :(2) " -" :(3) 108
Tishrn Univrsity Journal. Bas. Scincs Sris 2011 (2) (33). : " -" :(4) :Analysur élctrostatiqu -3.(5- ) :1cm 30 % :G 1 *.( ).. (V ) :G 2 *.V 70 V :C *. G 1.. : :(5) 109
I( v) v v( φ) 2φ f( v) dv = m φ i 1 2 2. F( φ). m φ i 1 2 :[2]. 1.. dφ F( φ).dφ 2 φ F(φ) f(v) di F(φ) :. F( ) = 0 dφ d I( v) / dφ ( )..( ).. ( ) : -4 : -1-4 (turbulnc acoustiqu ioniqu - ). ) C. 1MHz.() 50000 ( Locroy 9403.(8 Bits) 8 200 MHz ( ).. " -" Ls solitons (analogiqu) (analysur d spctr analogiqu) Tktronix AM () ( - :) 502. () : - -2-4.LaboWindows of National Instrumnts " -" ( ) C..( ) (spatio-tmporls) 110
Tishrn Univrsity Journal. Bas. Scincs Sris 2011 (2) (33) 111 : : -1 n ( ) 40 30 T / T i 3V 2 T 9 10 cm 3 ( ) [3, 4].[1,3] (). 0,1% ( ). (mouvmnt cyclotroniqu d'ions) (ds cyclotrons ioniqus) (ds mods) " - ".(déstabilisés) ( )."" "" ( φ) 1 ( 2. φ M )2 " " (systèm faiscau d'ionsplasma).[15] v bam = i (propagation) (prturbation (mod acoustiqu ioniqu) ( ) "" transitoir).. U B = 0 ).[5, 6] " " (.(prégain) (6). plasma - (3) : prégain- :U B = 0 ( ) U G (2) gain- (1).nutr :
U G (prégain) ().[9] ("" ). 5mm 2 mm (40V ) 3V "" [13] U B. (flottant). (7). : U G = 30V (grill flottant).[9, 10, 15] (ds instabilités) ().[15, 20] () (vitss [16, 20] acoustiqu ioniqu) ( 2. φ M ) 1 2 Cs = ( k T M ) 1 2 i. vbam = i :.Cs 112
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: -2.. ( 2 ± 0.5)volts. (1/10) 120kHz U G = 65V (instabilité) ac φ = 0.7V. (b-8) (a-8). ( ) f -b -a :(8) ().(9) (a-9).[9] () ( ) ( I d, T U G >150V). (instabilité) (b-9) ( I. décharg, T argt. :δn/n ) ( f ) (d-9) (c-9). U B (120 khz ) ( résonanc-. (symétriqu) ) 114
Tishrn Univrsity Journal. Bas. Scincs Sris 2011 (2) (33) ( ) (anod flottant) ) φ = 0.7V.[8 ] 3% ( :). ( (a).(c).(d) U B U B U G f :(9) (b) ( I décharg, Targt (δn/n ) ) I d, T v ph ( ) ( 2. φ M ) 1 2 (10). vbam = i v bam v ph ( ). Cs = ( k ) 1 2 T M i ( ).. 0.8 Cs. 115
v c ph s v bam =(2 ( ). v bam Cs=(kT /M i ) 1/2 v ph. ( ) ( ) :(10) ( ) "" "".( 1.5V φ 6V "- ".( Cs vb 2Cs :) 6V am /M i ) 1/2 1.5V φ. Cs. :) v bam ). Cs vb am 2Cs ( vbam Cs )..( 116
Tishrn Univrsity Journal. Bas. Scincs Sris 2011 (2) (33) (fluorscnc induit par lasr) ).[3, 19].(. :... " - " (ion - ion) ( φ)." " v bam = ( 2. φ M ) 1 2 "" "" i... 2Cs Cs = ( k ) 1 2 T M i ( ) Cs.. ( ) ) (. v bam Cs 117
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