Investigation on the Microwave-based techniques to improve the performances of the Electron Cyclotron Resonance Ion Sources

Abstract

Le sorgenti di ioni di tipo ECR (Electron Cyclotron Resonance) si sono rivelate molto importanti per la produzione continua ed affidabile di fasci intensi di ioni ad alto stato di carica destinati alle facilities di acceleratori di particelle. Recentemente, nuove tecniche sono state sviluppate per migliorare le prestazioni delle sorgenti ioniche esistenti e di quelle in fase di sviluppo. La variazione della frequenza delle microonde e l iniezione di due onde elettromagnetiche a frequenza diversa nella sorgente di ioni sono due aspetti importanti per tale miglioramento. Queste tecniche, basate sulle diverse distribuzioni di campo elettromagnetico che possono essere eccitate dentro una sorgente ECR e sul miglioramento dell accoppiamento a microonde tra le onde elettromagnetiche e il plasma magneticamente confinato, sono state analizzate in questa tesi. Abbiamo condotto la maggior parte degli esperimenti con la sorgente ECR CAPRICE istallata al GSI Helmholtzzentrum fuer Schwerionenforschung GmbH e i risultati conseguiti si sono rivelati importanti sia dal punto di vista scientifico che per lo sviluppo di nuove sorgenti ECR. Le analisi teoriche e sperimentali presentate con questo lavoro di tesi hanno fornito infatti utili spiegazioni sull aumento delle prestazioni di tali sorgenti di ioni in termini di produzione di fasci più intensi di ioni a più alto stato di carica.