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IEEE transactions on plasma science v.45 no.1, 2017년, pp.129 - 139   SCI SCIE
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Intense-Mode Vacuum Arc Characterization by Using 2-D Electron and Vapor Density Image

Inada, Yuki (Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, Tokyo, Japan ); Kamiya, Tomoki (Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, Tokyo, Japan ); Matsuoka, Shigeyasu (Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, Tokyo, Japan ); Kumada, Akiko (Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, Tokyo, Japan ); Ikeda, Hisatoshi (Department of Electrical Engineering and Information Systems, The University of Tokyo, Tokyo, Japan ); Hidaka, Kunihiko ( );
  • 초록  

    Shack-Hartmann type laser wavefront sensors were applied to simultaneous single-shot imaging of 2-D electron and copper-vapor density distributions over intense-mode vacuum arc discharges with a pulsed current waveform of 800 A in peak and 24 $\mu \text{s}$ in damping time constant. A parametric analysis of the ion current based on our experimental results suggested that the intense-mode arcs included highly energetic ions moving from cathodes to anodes with a high velocity of $10^{4}$ m/s and their proportion was larger than or comparable to slow ions with $10^{-1}$ m/s drifted from anodes to cathodes by the electric fields. Furthermore, hydrodynamic calculation demonstrated that the copper vapor in the vacuum plasmas dissipated almost instantaneously in a time scale of $\sim 1\mu \text{s}$ and it was not residual metal medium but fresh one continuously supplied from the electrodes.


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