Kompaktes Ionenenstrahlsystem zur Demonstration der Fusion

Wir demonstrieren ein kompaktes Ionenenstrahlinstrument, das in der Lage ist, H+ und D+ Ionen auf eine Energie von bis zu 75 keV zu beschleunigen, um sie auf ein festes Ziel zu richten, mit ausreichendem Strahlstrom, um Fusionsreaktionen zu untersuchen. Das Ionenenstrahlsystem verwendet eine mikrowellenbetriebene Plasmaquelle zur Erzeugung von Ionen, die mit einer Gleichstrom-Beschleunigungsstruktur auf hohe Energie beschleunigt werden. Die Plasmaquelle wird durch gepulste Mikrowellen von einem Festkörper-Radiofrequenz (RF) Verstärker betrieben, der an die Plasmaquelle-Kammer bei der S-Band-Frequenz im Bereich von 2,4–2,5 GHz impedanzmäßig angepasst ist. Die Plasmakammer wird auf ein hohes positives Gleichpotential gehalten und ist durch einen dielektrisch gefüllten Spalt von der Impedanzanpassungsstruktur (auf Erdpotential) isoliert. Um die Verwendung von Hochenergieteilchendetektoren in der Nähe des Ziels zu erleichtern, wird die Plasmakammer auf eine hohe positive Spannung eingestellt, während das Ziel geerdet bleibt. Ein mit Deuterium geladenes Ziel wird verwendet, um D-D-Fusion zu untersuchen, und ein B4C- oder LaB6-Ziel wird verwendet, um p-11B-Fusion zu studieren. Zu den Detektoren gehören ein Festkörper-Teilchendetektor und ein Szintillations-Schnellneutronendetektor. Das gesamte Ionenenstrahlsystem passt auf einen Labortisch und ist ein nützliches Werkzeug, um Grund- und Aufbaustudenten über die Physik der Fusion zu unterrichten.