An array of emitting and collecting probes was used to measure the characteristics of the plasma at the end wall of TMX. The emitting probes indicated a plasma potential with a characteristic value of approximately 8 V, measured at 2 cm and 10 cm from the grounded wall. The potential in the plug varied from 300 to 1000 V. The collecting probes indicated a cold plasma present near the wall, with an electron temperature of about 5 eV and a cold-electron density of about 2 × 109 cm−3, while the hot-ion density at the wall was about 6 × 108 cm−3. The density of electrons in the plug was about 2 × 1013 cm−3. The electron temperature measured at the wall was decoupled from the temperature of the electrons in the plug and the central cell. The plasma wall sheath was established to balance the flux of hot ions and cold electrons. An additional species of electrons, i.e. secondary electrons produced at the end wall, was also identified. These secondary electrons had a directed energy comparable to the local plasma potential, an energy spread of less than 7 eV, and a density of about 4 × 108 cm−3. The experimental results are shown to be consistent with a simple model involving cold-gas recycling from the end wall.
発射プローブと収集プローブのアレイを用いて、TMXの端壁におけるプラズマの特性を測定した。発射プローブは、接地壁から2cmおよび10cmの位置で測定した場合、約8Vの特徴的な値を有するプラズマ電位を示した。プラグ内の電位は300Vから1000Vまで変化した。収集プローブは、壁近傍に低温プラズマが存在することを示し、電子温度は約5eV、冷電子密度は約2×10⁹cm⁻³であり、一方、壁における高温イオン密度は約6×10⁸cm⁻³であった。プラグ内の電子密度は約2×10¹³cm⁻³であった。壁で測定された電子温度は、プラグおよび中央セル内の電子の温度から切り離されていた。プラズマ壁シースは、高温イオンと冷電子のフラックスを釣り合わせるために形成された。さらに、端壁で生成される二次電子という追加の電子種も同定された。これらの二次電子は、局所プラズマ電位に匹敵する指向性エネルギー、7eV未満のエネルギー広がり、および約4×10⁸cm⁻³の密度を有していた。実験結果は、端壁からの冷ガスリサイクリングを含む単純なモデルと整合することが示された。