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Modellierung der Gitterlebensdauer (Gittererosion)Die Lebensdauer eines Extraktionssystems wird hauptsächlich durch die aus Ladungsaustauschprozessen entstehenden sekundären Ionen begrenzt, wenn diese energetisch auf eines der Gitter treffen. Diese Prozesse können ebenfalls simuliert werden. Neben den Ionen treten durch das Extraktionssystem auch Neutralteilchen aus dem Entladungsgefäß aus und verursachen eine Neutralteilchendichte innerhalb des Extraktionssystems.
In einem Ladungsaustauschprozeß zwischen einem primären (schnellen)
Ion und einem (langsamen) Neutralteilchen wird aus letzterem ein langsames
Ion. Dieses neu gebildete Ion kann auf eines der Gitter beschleunigt werden.
Sammelt man die Ionen auf den Gittern und wendet ein energie- und winkelabhängiges Sputtermodell an, erhält man die Erosionsrateprofile auf den Gittern (Abbildung rechts). Aus dem Erosionsrateprofil ersieht man, daß die Erosion bevorzugt auf dem Beschleunigungsgitter wirkt und dort hauptsächlich die Innenseiten der Löcher betrifft. Auf dem dritten Gitter (Bremsgitter) ist die Erosion deutlich geringer.
Für eine realistische Abschätzung der Lebensdauer wird die Gittererosion dynamisch berechnet.
Diese Simulation ergab eine gute Übereinstimmung mit Werten aus Kurzzeit-Erosionmessungen sowie Lebensdauertests von Ionentriebwerken. Sie wird eingesetzt zur Optimierung von Gittersystemen auf lange Lebensdauer (vor allem für Ionentriebwerke wichtig) sowie geringere Strahlkontamination.
Ausgewählte Publikationen zu diesem Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt
Kontaktinfo (at) iom-leipzig.deSiehe auch
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