The modeling of a neutral particle converter work

The modeling of a neutral particle converter work Student: Supervisor: Advisor NRNU MEPh. I Plasma physics department D. A. Trufanov E. D. Marenkov N. V. Mamedov 1

Aries-L Goal: the modeling of a neutral particle converter work. It is part of Aries-L device, which was developed by the Institute of cosmic researchers. You can see the convertor in this figure. 2 3 1 NRNU MEPh. I Plasma physics department 2

Goal and objectives Goal: the modeling of a neutral particle converter work. It is part of Aries-L device, which was developed by the Institute of cosmic researchers. You can see the convertor in this figure. The Modeling of sputtering the Moon surface gives us angle and energy distributions A defining of a work area of the device and an angle of incidence of neutral atoms The modeling of neutral particle reflection from the converter surface The modeling of the ion moving in the electric field NRNU MEPh. I Plasma physics department 3

Used computer codes SCATTER NRNU MEPh. I Plasma physics department SIMION 8 4

The SIMION modeling а) б) в) Ion tracks in electric field of the converter а) частицы отражаются во все углы б) выделены частицы, попадающие во входную щель энергоанализатора в) частицы, отраженные во все углы, с меньшей энергией NRNU MEPh. I Plasma physics department 5

Зависимость тока (ион/сек), приходящего в энергоанализатор от разности потенциалов обкладок конвертера NRNU MEPh. I Plasma physics department 6

Благодарю за внимание! NRNU MEPh. I Plasma physics department 7

Заключение • Получены энергетические и угловые распределения рассеянных частиц реголита. Наиболее вероятный угол вылета частиц составляет 45°. • Определена область обкладок конвертера, на которую будет приходить наибольший поток рассеянных частиц: ~30% поверхности внешней обкладки. Также промоделировано взаимодействие распыленных атомов с поверхностью конвертера. Энергия частиц меняется слабо, а угловое распределение близко к косинусному. • Исходя из потока солнечного ветра, геометрии прибора, коэффициентов рассеяния и отражения определены токи (ион/сек) частиц, попадающих во входную щель энергоанализатора при различных потенциалах обкладок конвертера. Максимальное значение тока 0, 022 ион/сек для ионов кремния и разности потенциалов 30 В. НИЯУ МИФИ кафедра "Физики плазмы" 8

Список литературы 1. R. C. Elphic et al “Lunar surface composition and solar wind-induced secondary ion mass spectrometry” Geophysical research letters, vol. 18, no. 11, pages 2165 -2168 2. Ю. В. Готт, В. А. Курнаев, О. Л. Вайсберг “Корпускулярная диагностика лабораторной и космической плазмы”, М. , МИФИ, 2008 3. P. Wurz “Detection of Energetic Neutral Atoms”, The outer helioshere: Beyondd the Planets, Katlenburg-Lindau, Germany, 200, pages 251 -288 4. P. Wurz et al “Particle scattering off surfaces: application in space science”, e-J. Surf. Sci. Nanotech. vol. 4 pages 394 -400, 2006 5. Трифонов Н. Н. / Взаимодействие ионов водорода термоядерных энергий с тонкими слоями вещества, диссертация на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук, Москва МИФИ 2002 6. И. Н. Галкин, В. В. Шварев СТРОЕНИЕ ЛУНЫ 7. А. Цимбальникова, М. Паливцова, И. Франа, А. Машталка Химический состав фрагментов кристаллических пород и образцов реголита «Луны-16» и «Луны-20» 8. Н. В. Мамедов, В. А. Курнаев, Д. Н. Синельников, Д. В Колодко, Д. А. Труфанов Конверсионная способность материалов конвертера для прибора «Ариес-Л» Благодарю за внимание! НИЯУ МИФИ кафедра "Физики плазмы" 9

НИЯУ МИФИ кафедра "Физики плазмы" 10

Моделирование с помощью SCATTER Угловое распределение атомов распыленных пучком H 1, 5 кэ. В (107 частиц) Угловое распределение атомов распыленных пучком He 4 кэ. В(107 частиц) НИЯУ МИФИ кафедра "Физики плазмы" 11

Моделирование с помощью SCATTER S ≈ 10 -4 Энергетическое распределение распыленных атомов, вылетающих в наиболее вероятный угол, H 1, 5 кэ. В (107 частиц) НИЯУ МИФИ кафедра "Физики плазмы" 12

Определение рабочей поверхности конвертера входной пучок рабочая область обкладок конвертера НИЯУ МИФИ кафедра "Физики плазмы" 13

Определение параметров частиц отраженных от конвертера Угловые и энергетические распределения частиц, отраженных от обкладок конвертера. НИЯУ МИФИ кафедра "Физики плазмы" 14

Зарядовая фракция Расчетная зависимость отношения количества вылетевших ионов водорода к числу падающих частиц от начальной энергии для двух углов падения. Звездочки – экспериментально измеренные значения для гладкой мишени из In. Ga. As Зарядовая фракция учитывалась постоянным коэффициентом преобразования δ = 3*10 -4 НИЯУ МИФИ кафедра "Физики плазмы" 15