The construction, diagnosis, and analysis of a 1 m discharge argon plasma cell is presented for the application to plasma wakefield accelerator experiments. The specifications of the plasma cell were tailored towards the requirements of the advanced wakefield experiment at CERN. A high voltage (9 kV) switch was designed that produced square current pulses with 350 A peak current, variable pulse length between 5 µs and 30 µs and ns jitter. The switch was used to produce discharges for gas pressures in the 0.02–1 mbar range. The plasma was diagnosed using interferometry and spectroscopy. An argon plasma with equilibrium temperature of 0.75 eV for pulses longer than 10 µs was produced when balancing the injection and evacuation of argon through the cell. Hydrogen contamination was identified when closing the gas injection and evacuation valves. This suppressed argon ionisation and produced plasmas with 28% total ionisation at 0.1 mbar measured using Stark broadening. 19% argon ionisation at 0.1 mbar was measured via interferometry in the absence of hydrogen contamination.
1 m 放電アルゴンプラズマセルの構築、診断、および解析を、プラズマ航跡場加速器実験への応用のために提示する。プラズマセルの仕様は、CERN における先進航跡場実験の要件に合わせて調整された。350 A のピーク電流、5 µs から 30 µs の可変パルス長、および ns ジッタを有する方形電流パルスを生成する高電圧 (9 kV) スイッチが設計された。このスイッチは、0.02–1 mbar の範囲のガス圧力で放電を生成するために使用された。プラズマは、干渉計測法および分光法を用いて診断された。セルを通るアルゴンの注入と排気のバランスを取ると、10 µs より長いパルスに対して 0.75 eV の平衡温度を持つアルゴンプラズマが生成された。ガス注入弁と排気弁を閉じると、水素汚染が確認された。これによりアルゴン電離が抑制され、Stark 広がりを用いて測定された 0.1 mbar での 28% の全電離を有するプラズマが生成された。水素汚染がない場合、干渉計測法により 0.1 mbar で 19% のアルゴン電離が測定された。