Ajankohtaista

Väitös: 19.1.2018 Valosähköinen ilmiö vaikuttaa ionilähteiden toimintaan (Laulainen)

Alkamisaika: perjantai 19. tammikuuta 2018, 12.00

Päättymisaika: perjantai 19. tammikuuta 2018, 15.00

Paikka: Ylistönrinne, FYS1

Janne LaulainenFM Janne Laulaisen fysiikan väitöskirjan "Hydrogen Plasma Induced Photoelectron Emission from Metal Surfaces" tarkastustilaisuus. Vastaväittäjänä Dr. Dan Faircloth (Rutherford Appleton Laboratory Oxfordshire, U.K.) ja kustoksena Dr. Olli Tarvainen (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on englanninkielinen.

Janne Laulainen tutki vetyionilähteiden plasman tuottaman ultraviolettisäteilyn aiheuttamaa valosähköistä ilmiötä ja sen merkitystä ionilähteiden toiminnan kannalta. Ionilähteillä tuotettuja varattuja hiukkasia käytetään esimerkiksi hiukkaskiihdyttimillä tehtävässä tutkimuksessa ja kiihdyttimien sovelluksissa sekä magneettiseen vangintaan perustuvissa fuusioreaktoreissa plasman lämmittämiseen.

-Valosähköisen ilmiön roolia ionilähteissä on spekuloitu vuosikymmeniä, mutta kokeellisia tuloksia plasman aiheuttamasta fotoelektroniemissiosta ionilähteille tyypillisissä olosuhteissa ei ole ollut saatavilla ennen tätä työtä, Laulainen kertoo.

Kokeellisissa tutkimuksissa määritettiin suuruusluokka ja parametrinen riippuvuus vetyplasman aiheuttamalle valosähköiselle ilmiölle erityyppisissä ionilähteissä. Mittauksia suoritettiin tyypillisesti ionilähteissä käytettävillä metalleilla, mukaan lukien alkalimetallilla päällystetyillä pinnoilla.

Negatiivisissa vetyionilähteissä käytetään tyypillisesti cesiumia parantamaan ionilähteiden toimintaa, mikä vahvistaa myös valosähköisen ilmiön merkitystä.

-Kokeellisten havaintojen perusteella alkalimetallipäällysteisellä metallipinnalla valosähköinen ilmiö voi olla jopa 2-3,5 kertaa voimakkaampaa puhtaisiin metallipintoihin verrattuna, Laulainen toteaa.

Valosähköisen ilmiön tuottamat vapaat elektronit voivat osallistua useisiin eri reaktioihin ja vaikuttaa sitä kautta plasman ominaisuuksiin. Plasmakammion seiniltä irtoavien elektronien avaruusvaraus voi myös muuttaa seinän ja plasman välille muodostuvan rajakerroksen rakennetta. Väitöskirja antaa kauan odotetun vastauksen kysymykseen valosähköisen ilmiön roolista vetyionilähteissä.

Lisätietoja:

Janne Laulainen, janne.p.laulainen@student.jyu.fi, puh. +358408054065
Viestintäpäällikkö Liisa Harjula, puh. 040 805 4403, viestinta@jyu.fi

Janne Laulainen kirjoitti ylioppilaaksi Pieksämäen lukiosta vuonna 2007. Hän aloitti fysiikan opinnot Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksella syksyllä 2008 ja valmistui filosofian maisteriksi 2013. Laulainen on työskennellyt tutkijana fysiikan laitoksella kiihdytinlaboratoriossa vuodesta 2013.

Teos on julkaistu sarjassa Department of Physics, University of Jyväskylä, Research Report numerona 1/2018, ISSN 0075-465X, ISBN 978-951-39-7327-8 (painettu julkaisu) ja 978-951-39-7328-5 (verkkojulkaisu). Linkki väitöskirjan PDF-versioon: https://www.jyu.fi/static/fysiikka/vaitoskirjat/2018/Laulainen-Janne_2018

Abstract

Low temperature hydrogen plasmas are strong sources of vacuum ultraviolet radiation. The properties of laboratory plasmas can be influenced by surface processes induced by photons with their energies exceeding the surface work function of the wall material.

In this work, the plasma induced photoelectron emission has been studied with different ion sources. The emission depends on the mechanical design of the plasma device, plasma heating method and the discharge power (density). Parametric studies include the quantifying of the emission from different metal surfaces, commonly used as plasma facing materials in ion sources, as well as alkali metal covered surfaces. Experimental studies suggest that low temperature hydrogen plasma induced photoelectron emission from metal surfaces can reach an order of magnitude of 1 A per kW of plasma heating power. Furthermore, the emission can increase 2-3.5 times when the metal surface is coated with a thin layer of alkali metal reducing the work function. The free electrons produced by the photoelectron emission can influence various plasma processes and especially the plasma sheath structure, which has been studied using a one-dimensional analytical model.

Lisätietoja

tohtorikoulutettava Janne Laulainen
janne.p.laulainen@student.jyu.fi
kuuluu seuraaviin kategorioihin: