I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   6 2 9 ~ 6 39   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 1 . p p 6 2 9 - 6 39           629       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Ana ly tical formul a tion o rela tions hip bet ween  ioniz a tion  current  and e x t ra cted  io bea m cur rent  in  a  Pe nning   io n so urce       Sil a k hu dd i n 1, 2 ,   I dru s   Abd ul  K ud us 2 ,   B a m ba ng   M urda k a   E k a   J a t i 1 ,   Dwi  Sa t y a   P a lup i 1 ,   T a ufik 2 ,   E m y   M uly a ni 2 H er a nu din 2   1 D e p a r t me n t   o f   P h y si c s,  G a d j a h   M a d a   U n i v e r s i t y ,   Y o g y a k a r t a ,   I n d o n e s i a   2 R e s e a r c h   C e n t e r   f o r   A c c e l e r a t o r   Te c h n o l o g y ,   R e s e a r c h   O r g a n i z a t i o n   o f   N u c l e a r   En e r g y ,   N a t i o n a l   R e s e a r c h   a n d   I n n o v a t i o n   A g e n c y ,   Y o g y a k a r t a ,   I n d o n e si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   1 2 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Dec   1 8 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Feb   1 5 ,   2 0 2 6       stu d y   o n   t h e   p e rfo rm a n c e   o t h e   P e n n i n g - t y p e   i n tern a io n   so u rc e   o th e   DECY - 1 3   c y c lo tr o n   h a s b e e n   c o n d u c ted   to   e v a lu a te t h e   re lati o n s h i p   b e twe e n   c a th o d e   c u rre n a n d   e x trac ted   i o n   b e a m   c u rre n t,   a we ll   a th e   sta b il it y   o th e   e x trac ted   b e a m .   Th e   DECY - 1 3   c y c lo tr o n ,   d e v e lo p e d   a th e   Re se a r c h   Ce n ter   o Ac c e lera to Tec h n o l o g y ,   BRI N,  is  d e sig n e d   t o   p r o d u c e   1 3   M e p ro t o n s   fo ra d io iso t o p e   p r o d u c ti o n .   I n   th e   e x p e rime n t,   th e   c a th o d e   c u rre n wa v a ried   b e twe e n   2 0 0 4 0 0   m A,  wh il e   th e   m a g n e ti c   field   a n d   e x trac ti o n   v o lt a g e   a 1 . 2 5   a n d   3   k V,  re sp e c ti v e ly .   T h e   re su lt in d ica te  a   c lea p o we r - law   d e p e n d e n c e   b e twe e n   c a th o d e   c u rre n ( I c a n d   e x trac ted   b e a m   c u rre n t   ( I ext ),   e x p re ss e d   a  = 343 . 8   1 . 42 .   Th is  re l a ti o n sh i p   su g g e sts  th a t   io n iza ti o n   e fficie n c y   i n c re a se sh a rp ly   with   c a th o d e   c u rre n t .   S tab il it y   tes ts  a t   4 0 0   m c a th o d e   c u rre n t   sh o we d   th a t   th e   e x trac ted   b e a m   c u rre n t   re m a in e d   sta b le  a ~ 7 0   μA   o v e 4 5   m i n u tes ,   with   o n ly   m in o r   flu c t u a ti o n s.  Th e se   fin d i n g d e m o n stra te  t h a c a th o d e   c u rre n is  a n   e ffe c ti v e   p a ra m e ter  fo r   c o n tro ll in g   e x trac ted   b e a m   c u rre n t.   Th e   re su l ts  c o n tr ib u te  to   a   b e tt e r   u n d e rsta n d i n g   o f   io n   so u rc e   b e h a v io in   c y c lo tr o n   sy ste m a n d   p ro v id e   a   fo u n d a ti o n   f o fu rt h e o p ti m iza ti o n   o P e n n in g   i o n   so u rc e fo ra d io is o to p e   p ro d u c ti o n .   K ey w o r d s :   An aly tical  f o r m u latio n   C ath o d cu r r e n t   C y clo tr o n   E x tr ac ted   b ea m   cu r r e n t   I o n   s o u r ce   Per f o r m an ce   Stab ilit y   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   B am b an g   Mu r d ak E k J ati   Dep ar tm en t o f   Ph y s ics,  Gad jah   Ma d Un iv er s ity   Yo g y ak ar ta,   I n d o n esia   E m ail:  b _ m u r d ak a@ u g m . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   cy clo tr o n - t y p p a r ticle  ac ce ler ato r   d ev ice  h as  b ee n   in s talled   at  th R esear ch   C en ter   o f   Acc eler ato r   T ec h n o lo g y ,   R esear ch   Or g an i za tio n   o f   Nu clea r   T ec h n o l o g y ,   Natio n al  R esear ch   a n d   I n n o v atio n   A g en cy   o f   I n d o n esia  ( B R I N) .   T h d ev ice  is   th r esu lt  o f   d esig n   d ev elo p m en ca r r ied   o u b y   r esear ch er s ,   en g in ee r s ,   an d   f u n ctio n al  p er s o n n el  at  th B R I n u clea r   f ac ilit y .   T h cy clo tr o n ,   d esig n ated   as  DE C Y - 13 Desig n   o f   E x p er im en tal  C y clo tr o n   in   Y o g y ak a r ta,   d er i v es  its   n am f r o m   th f ac t   th at  th p r o d u ce d   p r o to n s   p o s s ess   an   en er g y   o f   1 3   Me V.   T h p u r p o s o f   th e   co n s tr u ctio n   o f   t h cy clo tr o n   is   f o r   ex p er im e n tal  f ac ilit ies  in   th e   p r o d u ctio n   o f   r ad i o is o to p es u s ed   f o r   d iag n o s is   with   th p o s itro n   em is s io n   to m o g r a p h y   ( PET )   tech n iq u e.   T h p r o to n   p r o d u ce d   c o m es  f r o m   a   Pen n in g - ty p i n ter n al  io n   s o u r ce   th at  p r o d u ce s   n eg ativ h y d r o g en   io n s   ( H - ) ,   th en   ac ce ler ated   b y   th R d ee   s y s tem   to   an   e n er g y   o f   1 3   Me V.   At  th en d   o f   ac ce ler atio n ,   th io n   is   p ass ed   in to   ca r b o n   f o il,  a n d   s tr ip p in g   p r o ce s s   o cc u r s   in   wh ich   t wo   elec tr o n s   o f   th e   H -   io n   ar r elea s ed ,   an d   th io n s   ar co n v er te d   in to   p r o to n s .   T h p r o t o n   b ea m   is   th en   b o m b ar d ed   at  th tar g et   in   th co n te x t o f   r ad io is o to p p r o d u ctio n   e x p er im e n t [ 1 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   629 - 6 39   630   Pen n in g   i o n   s o u r ce s   h av e   th e   ad v a n tag es  o f   a   s im p le  s tr u c tu r an d   c o n v e n ien o p er atio n ,   an d   a r e   wid ely   u s ed   in   m an y   co m p a ct  ac ce ler ato r s   s u ch   as  cy clo tr o n s   [ 2 ] ,   an d   an   e x tr em ely   co m p ac an d   ea s ily   ch an g ea b le   io n   s o u r ce   wh ic h   co u ld   b in s talled   in   t h ce n tr al  r eg io n   o f   co m p ac t   m ed ical  cy clo tr o n s   [ 3 ] .   Fo r   th o p e r atio n   o f   c y clo tr o n ,   t h p er f o r m a n ce   o f   th io n   s o u r ce ,   wh ich   is   th e   "h ea r t"   o f   th e   cy clo tr o n ,   n ee d s   t o   b s tu d ied .   T h p er f o r m an ce   o f   th io n   s o u r ce   co n s is ts   o f   o u tp u f ac to r s   a n d   f ac to r s   th at  in f lu en ce   th e   o u t p u t.   Ou tp u f ac t o r s   in clu d th e   v al u o f   th e   ex tr ac ted   io n   b e am   cu r r en t   [ 4 ] ,   io n   c o m p o s itio n   [ 5 ] ,   a n d   s tab ilit y   [ 4 ] .   T h o u tp u f ac to r s   th at   ar e asy   to   m ea s u r e   ar e   th m a g n itu d o f   th e   ex tr ac ted   io n   b e am   cu r r en an d   its   s tab ilit y .   Facto r s   th at  in f lu en c th o u tp u v alu a r g en e r al ly   th ca th o d v o ltag e ,   wh ich   is   af f ec ted   b y   t h ca th o d cu r r en t,  th i o n ized   g as  f lo r ate,   an d   th m ag n e tic  f ield   in ten s ity   [ 6 ] [ 9 ] .   T h g as  f lo r ate  an d   m ag n etic  f ield   in ten s ity   ar e   u s u ally   s et  at  f ix ed   v alu es.  T h er ef o r e,   wh at  will  b s t u d ied   th r o u g h   t h is   ex p er im en is   th r elatio n s h ip   b etwe en   v ar iatio n s   in   th ca th o d cu r r en an d   th io n   b ea m   cu r r e n t.  T h e   o p er atin g   tim f ac to r   o n   th e   b ea m   cu r r en s tab ilit y   will  also   b o b s er v e d .   T h d ata  o b tain ed   f r o m   th ese   r elatio n s h ip s   ar th en   p r o ce s s ed   to   o b tai n   an aly tical  f o r m u lat io n s .   Ma n y   r ef er e n ce   s ea r ch   r esu lts   h a v b ee n   o b t ai n e d   r e g a r d i n g   th o b s e r v ati o n   o f   t h c h a r ac t er is tics   o f   th e   r el ati o n s h ip   b etw ee n   t h i n p u a n d   o u t p u v a r ia b l es  o f   i o n   s o u r c es  t h r o u g h   i o n iz ati o n   p r o ce s s   ex p er im en ts   r e p o r te d   b y   t h e   a u t h o r s   t h r o u g h   d if f e r en t   e x p e r im e n ts   [ 6 ] ,   [ 1 0 ] [ 1 3 ] .   Fo r   t h e   e x t r a cti o n   p r o c ess ,     Yan g   e a l .   [ 1 2 ]   h a v e   o b s e r v e d   th e   r ela ti o n s h i p   b et wee n   t h g as   f l o w   r ate   an d   t h e   e x t r ac tio n   v o lta g e   t o   t h e   ex t r ac t ed   b ea m   cu r r e n t .   V y b i n   h as   c o n d u c te d   ex p er i m en ts   o n   t h e   r ela ti o n s h i p   b etw ee n   t h e   g eo m e tr y   o f   th e   ex t r ac ti o n   co m p o n en ts   a n d   t h e x tr ac te d   i o n   b ea m   cu r r e n [ 1 4 ] .   T h e n ,   X u   et  a l .   [ 1 5 ]   h a v e   co n d u ct ed   ex p e r i m e n ts   o n   th e   r el ati o n s h i p   b etw ee n   t h e   c at h o d e   v o l ta g an d   t h e   b e am   cu r r e n t .   M u r t az a   et   a l.   [ 1 6 ]   h a v e   co n d u ct ed   a n   e x p e r i m e n o n   th e   r ela ti o n s h i p   b etw ee n   t h e   g as  f l o w   r ate   a n d   t h e x t r ac t io n   v o lta g t o   t h ex t r ac t ed   b ea m   c u r r e n t .   A n al y ti ca l   f o r m u l ati o n s   f o r   i o n iz at io n   a n d   e x t r ac ti o n   p r o ce s s es  b as ed   o n   t h eo r e tic al   p r e d ic ti o n s   h a v e   b ee n   p r o p o s ed   b y   L o b o v   et   a l .   [ 1 7 ] .   C o ll ec ti v el y ,   t h es s t u d i es  d em o n s tr at t h at  th e   p e r f o r m a n c o f   i o n   s o u r ce s   h as  b ee n   e x t en s iv el y   c h ar ac t er i ze d   t h r o u g h   e x p e r i m e n tal  a n d   t h e o r e tic al   in v est ig ati o n s   o f   io n i za ti o n   an d   e x t r ac ti o n   p r o ce s s es .   H o we v er ,   t h e   p r o b le m   is   t h a t   t h er e   is   n o   p r i o r   ex p e r i m e n t al  o b s e r v at io n   o f   t h r el ati o n s h ip   b et wee n   t h ca t h o d cu r r e n t   a n d   t h e   e x t r a cte d   b ea m   cu r r e n t .   A n d   also ,   n o n e   o f   t h e   o b s er v er s   h as   m ad a n   an al y ti ca l   f o r m u lat io n   b ase d   o n   ex p er im en tal   d at o f   th r e lat io n s h i p .   T h is   p ap er   d is cu s s es  th r esu lts   o f   th o b s er v atio n   o f   th r elatio n s h ip   an d   p r esen ts   its   an aly tical  f o r m u latio n .   T h is   is   wh er th co n tr ib u tio n   o f   th is   s tu d y   lies   in   th an aly tical  f o r m u latio n   b ased   o n   ex p er im en tal  d ata  in   th f o r m   o f   p o wer - law  f o r m u latio n   th at  will  en r ich   th s tu d y   o f   th p er f o r m an ce   o f   Pen n in g   io n   s o u r ce s   f o r   cy clo t r o n s .   T h is   r ep r esen ts   n o v elty   co m p ar ed   to   p r ev io u s   s tu d ies  o f   th r elatio n s h ip   b etwe en   ca th o d a n d   ex tr ac te d   io n   b ea m   c u r r e n ts .   As  an   ad d itio n al  en r ic h m en o f   th s tu d y ,   th s tab ilit y   o f   th ex tr ac ted   io n   cu r r en t v alu e s   as  f u n ctio n   o f   tim e   will  b o b s er v ed .   T h is   ex p er im en tal   s tu d y   is   e x p ec ted   to   f a cili tat im p r o v em en ts   i n   t h e   p er f o r m an ce   o f   Pe n n i n g - ty p e   i o n   s o u r ce s   u s e d   in   c y cl o tr o n   s y s te m s .   Al th o u g h   th is   s t u d y   u s es   t h io n   s o u r ce   o n   th DE C Y - 1 3   cy cl o t r o n   as   its   o b je ct ,   it   c an   als o   b a p p lie d   t o   o t h er   cy clo tr o n   f ac ilit ies  with   s im ilar   s y s tem s ,   an d   th is   h as  b ee n   p r o v en   b y   its   ap p licatio n   to   th e   io n   s o u r ce   o f   th e   E clip s e   cy clo tr o n   at  D h ar m ais Ho s p ital.  s tab ilit y   an aly s is   o f   th ex tr ac ted   io n   b ea m   cu r r en t is also   p r esen ted .   T h im p o r tan s ig n if ican ce   o f   th r esu lts   o f   th is   s tu d y   is   th at  it  ca n   s u p p o r t h p r o ce s s   o f   o p tim izin g   o p er atio n s   in   m ed ical  cy clo tr o n   f ac ilit ies.  On   n atio n al  s ca le,   th is   r esear ch   p r o g r am   s u p p o r ts   th n atio n al   r esear ch   p r o g r am   m an a g ed   b y   th I n d o n esian   Natio n al  R esear ch   an d   I n n o v atio n   Ag e n cy .   T h p r o g r a m ,   ca lled   Acc eler ato r   T ec h n o lo g y   f o r   Me d icin e   an d   I n d u s tr y ,   aim s   to   d ev elo p   an d   u tili ze   p ar ticle  ac ce ler ato r   tech n o lo g y   to   s u p p o r t stra teg i m ed ical  an d   i n d u s tr ial  ap p lic atio n s .       2.   M E T H O D   2 . 1 .     E x perim ent a d ev ice   T h m ain   co m p o n en ts   o f   th cy clo tr o n   ar t h io n   s o u r ce ,   m ag n ets,  v ac u u m   tan k   an d   d e e.     I n   th e   DE C Y - 1 3   cy clo tr o n ,   Pen n in g - ty p e   io n   s o u r ce   s u p p lies   a   b ea m   o f   H -   i o n s   in to   a   cy clic  a cc eler ato r   s y s tem ,   n am ely   m ag n et  an d   d ee   d e v ice.   T h v ac u u m   tan k   is   o p er ated   u p   to   s ev er al  o r d e r s   o f   m ag n itu d tim es  1 0 - 6   T o r r .   An   illu s tr atio n   o f   t h io n   s o u r ce   p lace m e n t in   th c y clo tr o n   s y s tem   is   s h o wn   in   Fig u r 1 .   Pen n in g   io n   s o u r ce s   o p er ate   with   h o o r   co l d   ca th o d es  to   g en er ate  h ig h - v o ltag p lasma   d is ch ar g es   an d   lo g as  p r ess u r es.  T h eir   co n s tr u ctio n   c o n f ig u r atio n   co n s is ts   o f   two   p late - s h ap ed   ca t h o d es,  c y lin d r ical   o r   r in g - s h ap e d   an o d e,   an d   ca th o d h o u s in g .   T h e   io n izat io n   p r o ce s s   d iag r am   in   a   Pen n in g   io n   s o u r ce   is   s h o wn   in   Fig u r 2   [ 1 8 ]   ( with   m o d if icatio n ) .   v o ltag d if f er e n ce   o f   s ev e r al  k is   ap p lied   b etwe en   th ca th o d e   an d   an o d to   ca u s elec tr o n   d is ch ar g f r o m   th ca th o d to   th an o d e.   E lectr o n s   r elea s ed   f r o m   th ca t h o d a r attr ac ted   to   th an o d e,   b u t   m o s d o   n o attac h   to   th an o d b u d r if with in   th cy lin d r ical  o r   an o d r i n g   ch am b er   to war d s   th o th er   ca th o d e.   T h is   o t h er   ca th o d e   r ep els  th elec tr o n s   b ac k   to war d s   th a n o d e ,   a n d   th is   c o n tin u es  s o   th at  t h elec tr o n s   o s cillate  with in   th an o d ch am b er .   T h o s cillato r y   m o tio n   o f   th elec tr o n s   will   f o r m   p lasma   d u e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lytica l fo r mu la tio n   o f rela tio n s h ip   b etw ee n   io n iz a tio n   cu r r en t a n d     ( S ila k h u d d in )   631   to   th co llis io n   o f   m o lecu les  an d   g as  ato m s   in tr o d u ce d   in t o   th an o d ch am b e r .   An   ax i al  m ag n etic  f ield   is   ap p lied   to   th e   an o d ch am b er ,   wh ich   will  cr ea te  s p ir al  m o t io n   o f   th elec tr o n   o s cillatio n s   an d   th is   in cr ea s es   th io n izatio n   r ate   with in   th a n o d c h am b er   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   T h ca th o d c u r r e n t ,   wh ich   is   s y m b o lized   o n   th m eter           in   Fig u r 2 ,   c o m es  f r o m   th c o m p o n en ts   [ 2 ] ,   [ 2 1 ] [ 2 3 ] :   a)   Prim ar y   elec tr o n   c u r r en g en e r ated   d ir ec tly   f r o m   th e r m io n i em is s io n   at  th ca th o d e;  th i s   cu r r en tr ig g e r   in itial io n izatio n .   b)   Seco n d ar y   elec tr o n   c u r r en g e n er ated   wh en   p o s itiv io n s   s tr i k th ca th o d e.   c)   Po s itiv io n   cu r r en t im p ac tin g   th ca th o d e .   I n   th e   ca s o f   h y d r o g e n   g as  s u p p lied   in to   th i o n izatio n   ch am b er   f r o m   an   io n   s o u r ce ,   H +   io n s   an d   H -   io n s   will  b f o r m ed .   H +   io n s   ar f o r m ed   d u to   io n iza tio n   d u to   elec tr o n   c o llis io n s .   Me an wh ile,   th f o r m atio n   o f   n e g ativ h y d r o g e n   io n s   H -   o cc u r s   d u to   th p r o ce s s   o f   attac h in g   elec tr o n s   w ith   lo wer   en er g y   to   th ato m .   T h e   f o r m atio n   o f   o t h er   n eg ativ h y d r o g e n   i o n s   H -   co m es  f r o m   th e   p r o c ess   o f   h ig h - en er g y   elec tr o n s   th at  ex cite  th en er g y   o f   H 2   m o lecu les  th en   ex cite d   H 2   is   d is s o ciate d   b y   lo elec tr o n s   an d   H -   io n s   ar f o r m e d .   T h H -   io n s   ar th en   ex tr ac ted   o u b y   p o s itiv p o lar   ex tr ac tio n   v o ltag [ 2 0 ] .   T h i o n s   ar e   ca p tu r ed   b y   th c o llecto r ,   a n d   th cu r r e n t is m ea s u r ed   with   cu r r en t m eter .             Fig u r 1 .   Sch em atic  o f   c y clo tr o n   s h o win g   th p lace m en t o f   its   io n   s o u r ce     Fig u r 2 .   Sch em e   o f   Pen n in g   i o n   s o u r ce   a n d   ex tr ac tio n   d e v ice,   wh ich   is   u s ed   to   o b s er v th ef f ec o f   o p e r atin g   p ar am eter s   o n   th e   ex tr ac ted   io n   cu r r e n t       2 . 2 .     E x perim ent   s et up   E x p er im en tal  m ea s u r e m en ts   wer ca r r ied   o u with in   th c y clo tr o n   v ac u u m   ch a m b er   to   e v alu ate  th e   p er f o r m an ce   o f   t h io n   s o u r ce   an d   th s tab ilit y   o f   th e   ex tr ac ted   io n   b ea m   o u tp u t.  Fu r th er m o r e,   t h in f l u en ce   o f   th ca th o d cu r r en an d   o t h er   o p e r atin g   p a r am eter s   o n   t h ex tr ac ted   io n   b ea m   c u r r en t   was  s y s tem atica l ly   in v esti g ated   to   d eter m in its   ef f ec o n   b ea m   p er f o r m a n ce   an d   o p er atio n al  co n s is ten cy .   T h co n f ig u r atio n   o f   th o b s er v atio n   co m p o n e n ts   u s ed   in   th ese  m ea s u r em e n t s   is   illu s tr ated   in   Fig u r 3 ,   wh ich   d ep icts   th ar r an g em e n o f   i n s tr u m en ts   e m p lo y ed   f o r   d ata  ac q u is itio n   an d   an aly s is .   T h o p er atin g   p ar am eter s   o f   t h Pen n in g - ty p e   io n   s o u r ce   ar e   s h o wn   in   T a b le  1 .           Fig u r 3 .   Sch em e   o f   b ea m   ex t r ac tio n   ex p e r im en t,  as a   m o r r ea lis tic  d ep ictio n   o f   th e   s ch em in   Fig u r 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   629 - 6 39   632   T h g as  f lo r ate   d eter m i n es  th n u m b er   o f   m o lec u les  io n ized ,   th u s   af f ec tin g   th e   io n izatio n   in ten s ity .   T h m ag n etic  f ield   an d   ca th o d cu r r en d ete r m in e   th p ath   len g th   o f   th i o n izin g   elec tr o n s   an d   th e   n u m b er   o f   io n izin g   elec tr o n s ,   b o th   o f   wh ic h   d eter m in e   th e   io n izatio n   i n ten s ity   an d   u ltima tely   af f ec t   th e   io n   cu r r en e x tr ac ted   f r o m   th io n izatio n   ch am b er .   T h e x tr ac tio n   v o ltag e   d r aws  th e   io n s   f r o m   th e   io n izatio n   ch am b er ,   t h u s   s ig n if ican tly   d e ter m in in g   th e x tr ac ted   io n   cu r r en t.       T ab le  1 .   Op e r atin g   p a r am eter s   o f   Pen n in g   io n   s o u r ce   No   P a r a me t e r   Ty p e   N o t a t i o n   U n i t   1.   G a s fl o w r a t e   I n p u t   Q   S c c m   2.   E x t r a c t i o n   v o l t a g e   I n p u t   V e x t   kV   3.   M a g n e t i c   f i e l d   I n p u t   B   T   4.   C a t h o d e   c u r r e n t   I n p u t   I c   mA   5.   Ex t r a c t e d   i o n   c u r r e n t   O u t p u t   I ext   µA       2 . 2 . 1 .   O bs er v a t io n o n v a ria t i o ns   o f   ex t ra c t io n v o lt a g a nd   m a g net ic  f ield o n io n so urce   perf o rm a nce   T h ef f ec o f   v ar iatio n s   in   o p er atin g   q u an titi es  o n   th o u t p u p er f o r m a n ce   o f   th io n   s o u r ce   also   n ee d s   to   b o b s er v ed .   T h is   is   i m p o r tan to   e n s u r th at  th io n   s o u r ce ' s   o p er atio n al  p er f o r m an ce   is   s u itab le  f o r   th p r im ar y   o b s er v atio n ,   n am ely ,   th r elatio n s h ip   b etwe en   th ca th o d cu r r en an d   th e   ex tr ac ted   io n   c u r r e n t.   Var iatio n s   in   ex tr ac tio n   v o lta g wer o b s er v ed   f o r   th eir   ef f ec o n   th ex tr ac ted   io n   b ea m   cu r r en u s in g   g as  f lo r ate  o f   7   s cc m ,   a   m ag n e tic  f ield   o f   1 . 2 5   T ,   an d   a   ca th o d e   cu r r e n o f   2 0 0   m A.   Var iatio n s   in   m a g n etic   f ield   wer o b s er v ed   f o r   th eir   e f f ec t o n   t h ca th o d cu r r en t u s in g   g as f lo r ate  o f   9   s cc m .     2 . 2 . 2 .   O bs er v a t io ns   o n t he  s t a bil it y   o f   t he  ex t ra ct io n io bea m   curr ent   W h en   o b s er v in g   th e   o u tp u c h ar ac ter is tics   o f   s y s tem ,   it  is   i m p o r tan t   to   f ir s o b s er v e   th e   s tab ilit y   o f   th o u tp u t.  T h er ef o r e,   o b s er v in g   th r elatio n s h ip   b etwe en   th ca th o d cu r r en an d   th e x tr ac ted   io n   b ea m   cu r r en will  b p r ec ed e d   b y   o b s er v in g   th e   s tab ilit y   ch ar ac te r is tics   o f   th ex tr ac ted   b ea m   c u r r en as  f u n ctio n   o f   tim e.   T h ese  p r elim in ar y   o b s er v atio n s   will  b ca r r ied   o u t a ca th o d cu r r e n o f   4 0 0   m A,   g as  f lo r ate  o f   7   s cc m ,   m a g n etic  f ield   o f   1 . 2 5   T ,   an d   s o u r ce - p u ller   g ap   o f   3   m m .   Ob s er v atio n s   wi th   v ar iatio n s   in   th e   ex tr ac tio n   v o ltag e   ar e   ca r r ied   o u in   th e   r an g o f   0   to   3   k V ,   an d   s tab ilit y   o b s er v atio n s   o v e r   tim e   r an g o f   u p   to   4 5   m i n u tes.     2 . 2 . 3 .   O bs er v a t io n o n t he  ef f ec t   o f   c a t ho de  curr ent   o n t he  ex t ra ct ed  bea m   curr ent   I n   th is   s tep ,   th g as  f lo r ate  was  s et  at  7   s cc m ,   th ex tr ac ti o n   v o ltag f r o m   th p u ller   wa s   2 . 5   k V,   an d   th m a g n etic  f ield   f r o m   t h cy clo tr o n   was  1 . 2 7   T .   T h ca th o d cu r r en was  v a r ied   f r o m   2 0 0   to   4 0 0   m A,   an d   th ex tr ac ted   io n   b ea m   cu r r en was  o b s er v ed   o n   th e   b ea m   p r o b e .   T h o b s er v atio n   d ata  wer th en   p r esen ted   in   th f o r m   o f   a   r el atio n s h ip   b etwe en   t h ex tr ac te d   io n   cu r r e n as  f u n ctio n   o f   th v ar iatio n   in   th e   ca th o d c u r r e n m a g n itu d e.   F u r th er m o r e,   th d ata  wer e   an aly ze d   b y   p r esen tin g   th em   in   c u r v e ,   an d   th e   an aly tical  f o r m u latio n   o f   th r elatio n s h ip   b etwe en   th two   q u an titi es wa s   p r esen ted .   T h f o r m u latio n   is   b ased   o n   p r o ce s s in g   ex p e r im en tal  d ata  o n   th r elatio n s h ip   b etwe en   t h ca th o d e   cu r r en ( I c )   an d   th ex tr ac te d   io n   b ea m   cu r r en ( I ext ) .   E x p er im en tal  o b s er v atio n s   s h o th at  ch an g es  I c   h av e   s ig n if ican ef f ec o n   I ext   an d   th at  I ext   is   ze r o   wh en   I c   is   ze r o ,   th en   th r elatio n s h ip   b etwe e n   th two   q u an titi es  ca n   b ass u m ed   to   f o llo s i m p le  m ath em atica l e q u ati o n ,   a s   ( 1 ) .     = ×   ( 1 )     W h er y   r ep r esen ts   I ext   an d   x   r ep r esen ts   I c ,   an d   b   an d   a   ar e   b o th   co n s tan ts   th at  ca n   b p o s itiv o r   n eg ativ e.   T h n ex t step   is   lin ea r izatio n   b y   m o d if y in g   th eq u atio n   to   ( 2 ) .     ln ( ) = ln ( ) +  ( )   ( 2 )     T h ( 2 )   is   lin ea r   f u n ctio n   wi th   th in d ep en d en v ar iab le  b e in g   ln ( x)   an d   th d ep en d en v ar iab le  b ein g   ln ( y) I f   th er ar n   d ata  s ets o f   r elatio n s h ip   b etwe en   x   an d   y ,   th e   co n s tan ts   a   an d   ln   ( b )   ca n   b d eter m in ed   with   th e   h elp   o f   lin ea r   r eg r ess io n   as p r esen ted   in   ( 3 )   an d   ( 4 )   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] :     = ( ln ( x ) ln ( y ) ) ( ln   ( ) ) ( ln ( ) ) (  ( ) 2 ) (  ( ) ) 2   ( 3 )     a nd     ln ( ) = ( ln ( ) ln ( )   ( 4 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lytica l fo r mu la tio n   o f rela tio n s h ip   b etw ee n   io n iz a tio n   cu r r en t a n d     ( S ila k h u d d in )   633   T h an aly tical  f o r m u latio n   o f   th r eg r ess io n   r esu lts   will  b m ea s u r ed   f o r   th eir   le v el  o f   a g r ee m en with   th e   m ea s u r ed   d ata.   T h v alu u s ed   to   ass es s   th is   i s   th co ef f ici en o f   d eter m in atio n ,   s y m b o li ze d   b y   R 2 .   B ased   o n   ( 2 ) ,   th e   v alu o f   R 2   is   as ( 5 ) .     2 = 1 ( Ŷ ) 2 ( Ȳ ) 2   ( 5 )     W ith   = ln   ( ) is   th v alu o f   lo g   tr a n s f o r m atio n   Ŷ = ln ( ŷ ) = ln ( ) +   ln   ( ) ,   is   th v alu o f   m o d el  p r ed ictio n   a n d   Ȳ   is   an   av er ag o f   all  .   T h e   v alu e   o f   R 2   in   th r an g o f   0 2 1 ,   an d   its   v alu e   is   in ter p r eted   as  th p r o p o r tio n al  r ed u ctio n   i n   to tal  v ar iatio n   ass o ciate d   with   th e   u s o f   v a r iab le  x .   T h er ef o r e,   th e   g r ea ter   th R 2 ,   th g r ea te r   th r ed u ctio n   in   to tal  v ar iatio n   in   y   [ 2 6 ] .     2 . 2 . 4 .   Va lid a t io n o f   a na ly t ica l f o rm ula t io n r esu lt s   T h an aly tical  f o r m u latio n   r esu lts   o b tain ed   in   s u b s ec tio n   2 . 2 . 3   we r th en   v alid at ed   ag ain s o b s er v atio n s   at   th e   Pen n in g - t y p io n   s o u r ce   o f   th e   1 1   Me V   E clip s cy cl o tr o n   at  D h ar m ai s   Ho s p ital,  J ak ar ta.   T h o b s er v atio n s   at  th E clip s cy clo tr o n   io n   s o u r ce   u s ed   m u ch   h ig h e r   ex tr ac tio n   v o ltag o f   ap p r o x im ately   1 4 . 5   k V.   T h is   v alid atio n   p r o c ess   wi ll  also   d ef in th v alid it y   r an g o f   th a n aly tical  f o r m u latio n   g en er ated   in   s u b s ec tio n   2 . 2 . 3 .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   3 . 1 .     Va ri a t io ns   o f   e x t ra ct i o n v o lt a g a nd   m a g net ic  f ield o n io n so urce   perf o rm a nce   T h o b s er v atio n   r esu lts   o f   t h r elatio n s h ip   b etwe en   th e   v a r iatio n   o f   th e   ex tr ac tio n   v o lta g an d   th e   ex tr ac ted   io n   b ea m   cu r r en ar e   s h o wn   in   th cu r v o f   Fig u r 4 .   I ca n   b s ee n   in   th f ig u r th at  th cu r v d o es   n o f u lly   f o llo th C h ild - L an g m u ir   law,   n am el y ,   th r elatio n s h ip   b etwe en   th two   is   in   th f o r m   o f   p o we r   o f   3 / 2 ,   b u a p p r o ac h es  a   lin ea r   f o r m   o r   a   p o wer   o f   1 .   T h is   ca n   b e   ca u s ed   b y   th e   f ac th a at  lo e x tr ac tio n   v o ltag an d   lo ex tr ac tio n   c u r r en t,  th io n s   d o   n o s tar f r o m   ze r o   p o ten tial  b u f r o m   p lasma   m en is cu s   wh o s s h ap d ep en d s   o n   th ex tr ac tio n   cu r r en t.  I f   th v o ltag is   in cr ea s ed ,   th s h ap o f   th m en is cu s   ch an g es   s o   th at  th p o wer   f u n ctio n   o f   th v o ltag will  in cr ea s to war d s   th v alu o f   3 / 2 .   Ho wev er ,   th ese  o b s er v atio n   r esu lts   ar s u f f icien to   p r o v id co n f id e n ce   in   th e x is ten ce   o f   an   e x tr ac ted   io n   cu r r en t,  w h ich   is   th en   u s ed   to   o b s er v th r elatio n s h ip   b etwe en   th ca th o d cu r r en t a n d   th ex tr ac ted   io n   b ea m   c u r r en t.   T h ef f ec o f   v ar iatio n   o f   th e   m ag n etic  f ield   o n   t h ca t h o d e   cu r r en t   is   s h o wn   in   Fig u r e   5 .   T h r esu lts   in d icate   th at  th v ar iatio n   o f   th m ag n etic  f ield   at  th o p er atio n al  m ag n etic  f ield   v al u o f   th DE C Y - 13  cy clo tr o n ,   wh ic h   is   ar o u n d   1 . 2   T ,   h as  n o   ef f ec o n   th ca th o d cu r r en v alu e.   T h is   p r o v id es a   s tr o n g   s u s p icio n   th at  th v ar iatio n   o f   th e   m ag n etic  f ield   in   th is   r a n g e   also   h a s   n o   e f f ec o n   th c h ar ac ter is tics   o f   th e   ex tr ac te d   io n   cu r r en t.             Fig u r 4 .   E f f ec t o f   v ar iatio n   o f   ex tr ac tio n   v o ltag o n   ex tr ac ted   io n   b ea m   c u r r en t     Fig u r 5 .   E f f ec t o f   m ag n etic  f ield   o n     ca th o d cu r r en t       3 . 2 .   Sta bil it y   o f   ex t ra ct ed  io n   bea m   curr ent   T h ex p er im e n tal  r esu lts   in   o b s er v in g   th s tab ilit y   o f   th e x tr ac ted   io n   b ea m   c u r r en ar e   s h o wn   in     Fig u r 6 .   T h e   r esu lts   s h o w   th at  th s tab ilit y   ca n   b ca te g o r i ze d   in to   th r ee   p h ases .   T h f ir s p h ase ,   in   th e   f ir s 3 0   m in u tes ,   is   th s tab le  p h ase   wh er th cu r r en is   co n s tan at  7 0   μ A,   s u g g esti n g   th at  th io n   s o u r ce   o p er ates   in   s tab le  r eg im with o u s ig n if ican f lu ctu atio n .   T h is   i n d icate s   g o o d   d is ch ar g s tab ilit y   an d   co n s is ten t   ex tr ac tio n   ef f icien c y .   T h e n   in   th 3 5 th   m in u te,   a   s m all  d ec r e ase  to   6 8   μ m ay   r e f lect  m in o r   in s tab ilit ies  in   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   629 - 6 39   634   p lasma ,   ca th o d h ea tin g   ef f ec ts ,   o r   s lig h t   v ar iatio n s   in   ch a m b er   c o n d itio n s   ( e. g . ,   p r ess u r e,   tem p er at u r e,   an d   p o wer   s u p p l y ) .   Fin ally ,   at  t h 4 0 th   m in u te  is   th r ec o v er y   p h ase,   wh er th r is to   7 2   μ i n d icate s   th s o u r ce   r etu r n s   to   s tab le  o p er atio n ,   with   s lig h im p r o v em e n o v er   th e   in itial  v alu e.   T h is   co u ld   b e   d u e   to   b etter   p lasma   eq u ilib r iu m   a f ter   lo n g er   o p er atio n   ( co n d itio n in g   ef f ec o f   th ca th o d o r   ch am b er   walls).   Ov er all,   th s tab ilit y   s h o ws  m in im al  v ar ia tio n   ( o n ly   ± 2   μ A   f r o m   t h b a s elin o f   7 0   μ A) ,   in d icatin g   th at  th io n   s o u r ce   m ain tain s   g o o d   lo n g - ter m   s tab ilit y   o v er   th 4 5 - m i n u te  p e r io d .   b r ief   o v e r v iew  o f   t h tr a d e - o f f s   in   t h p er f o r m an ce   test   r esu lts   o f   th is   i o n   s o u r ce   ca n   b e   s u m m ar ized   as  f o llo ws.  T h e   ab ilit y   to   g en e r ate  an   e x tr ac te d   io n   c u r r en o f   u p   to   3 0 0   m i cr o am p er es  ca n   b ac h iev ed   with   an   h ig h   s tab ilit y .   T h s tab ilit y   v alu is   ca lcu lated   u s in g   th f o r m u la:     = ( 1  ) × 100%   with     is  de via tion   s ta n da r d U s in g   n u m er ical  d ata  o f   Fig u r 6 ,   th ca lcu lated   s tab ilit y   co ef f icien v alu is   9 8 . 3 o r   th v ar iatio n   co ef f icien is   1 . 7 %.  T h is   v alu in d icate s   b alan ce   b etwe en   th m ag n itu d e   o f   th i o n   c u r r en t   a n d   th e   s tab ilit y   lev el.   Giv e n   th co m p lex it y   o f   th e   d esig n   f o r   in cr ea s in g   t h io n   b ea m   cu r r en t,  th is   will b f u tu r d esig n   d ev elo p m en t.           Fig u r 6 .   Stab ilit y   o f   ex tr ac ted   io n   b ea m   cu r r e n t sh o ws s tab le  o p er atio n   with   o n ly   ± 2   μ A   v ar iatio n ,   co n f ir m in g   r eliab ilit y       3 . 3 .     E f f ec t   o f   c a t ho de  curr ent   o n e x t ra ct ed  bea m   curr ent   E x p er im en tal  d ata  o n   th e   r ela tio n s h ip   b etwe en   ca t h o d e   cu r r en an d   ex tr ac ted   io n   b ea m   c u r r en a r s h o wn   in   T ab le   2 .   I f   th v alu es  in   T ab le  2   a r d en o ted   as  f o r   th e   ca th o d cu r r en an d   y   f o r   th ex tr ac te d   b ea m   cu r r en t,  an d   p r o ce s s ed   u s in g   ( 1 )   to   ( 4 ) ,   th f o llo win g   r esu lts   ar o b tain ed :     = ( ln ( x ) ln ( y ) ) ( ln   ( ) ) ( ln   ( ) ) (  ( ) 2 ) (  ( ) ) 2     = 5 ( 24 . 79 ) ( 6 . 17 ) ( 20 . 43 5 ( 7 . 91 ) 6 . 17 2     123 . 95 + 126 . 0 5 3 39 . 55 38 . 07 = 2 . 1 1 . 48 = 1 . 42     ln ( ) = ( ln ( ) ln ( ) = 20 . 43 1 . 42 ( 6 . 17 ) 5 = 5 . 84     = 5 . 84 = 343 . 8       Acc o r d in g   t o   th ca lcu latio n   r esu lt o f   an d   b   v alu es a b o v e,   ( 1 )   will b e   ( 5 ) .     = 343 . 8 1 . 42   ( 5 )     T h en ,   th r elatio n s h ip   b etwe e n   th ca th o d cu r r en t a n d   ex tr ac ted   b ea m   cu r r en t is   as ( 6 ) .     (            , µ ) = 343 . 8 × ( ) 1 . 42 (       , µ )   ( 6 )     T h m ea s u r em en d ata  an d   an aly tical  d ata  ar s h o wn   in   T ab le  3   an d   i n   Fig u r 7 .   T h cu r v es  s h o t h at  in cr ea s in g   ca th o d c u r r en t   g en e r ally   in cr ea s es  ex tr ac ted   io n   cu r r e n t,  b u t   th e   ef f ec is   s tr o n g est  in   t h 2 0 0 3 0 0   m r an g e.   B ey o n d   ~3 5 0   m A,   s atu r atio n   ten d en cies  ap p ea r ,   s u g g esti n g   th e   s y s tem s   m ax im u m   io n   ex tr ac tio n   ca p ac ity   is   b ei n g   a p p r o ac h e d   at  2 . 5   k ex tr ac ti o n   v o ltag e.   Fu tu r o p tim izatio n   co u ld   in v o lv t esti n g   at  h ig h er   ex tr ac tio n   v o ltag es  o r   ad ju s tin g   g as  p r e s s u r to   s ee   if   th e   s atu r atio n   p o in ts   s h if t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lytica l fo r mu la tio n   o f rela tio n s h ip   b etw ee n   io n iz a tio n   cu r r en t a n d     ( S ila k h u d d in )   635   T ab le  2 .   T h e   ex p e r im en tal  d at o n   th r elatio n s h ip   b etwe en   ca th o d cu r r en t a n d   ex tr a cted   io n   b ea m   c u r r e n t   No   C a t h o d e   c u r r e n t   ( x ) ,   A   Ex t r a c t e d   b e a m c u r r e n t   ( y ) ,   µ A   l n ( x )   l n ( x ) 2   l n   ( y )   l n ( x ) l n ( y )   1.   0 . 2 0   30   - 1 . 6 1   2 . 5 9   3 . 4 0   - 5 . 4 7   2.   0 . 2 5   55   - 1 . 3 9   1 . 9 3   4 . 0 1   - 5 . 5 7   3.   0 . 3 0   75   - 1 . 2 0   1 . 4 4   4 . 3 2   - 5 . 1 8   4.   0 . 3 5   75   - 1 . 0 5   1 . 1 0   4 . 3 2   - 4 . 5 4   5.   0 . 4 0   80   - 0 . 9 2   0 . 8 5   4 . 3 8   - 4 . 0 3             - 6 . 1 7   7 . 9 1   2 0 . 4 3   - 2 4 . 7 9       T ab le  3 .   T h ex p e r im en tal  d at o n   th r elatio n s h ip   b etwe en   ca th o d cu r r en t a n d   ex tr a cted   io n   b ea m   c u r r e n t   No   C a t h o d e   c u r r e n t   A   M e a su r e d   e x t r a c t e d   b e a c u r r e n t ,   µ A   A n a l y t i c a l   e x t r a c t e d   b e a m ,   µ A   1.   0   0   0   2.   0 . 2 0   30   35   3.   0 . 2 5   55   48   4.   0 . 3 0   75   62   5.   0 . 3 5   75   77   6.   0 . 4 0   80   94           Fig u r 7 .   T h ex tr ac ted   b ea m   cu r r en t a s   f u n ctio n   o f   th e   ca th o d c u r r en t,   at  2 . 5   k p u ller   v o ltag e,     1 . 2 5   T   m ag n etic  f ield ,   an d   7   s cc m   g as f lo r ate       T h ex p er im en tal   in v esti g atio n   in to   th e   r elatio n s h ip   b etwe e n   ca th o d c u r r e n an d   e x tr ac te d   io n   b ea m   cu r r en r ev ea ls   clea r   p o wer - law  d ep en d e n ce .   B ased   o n   t h r eg r ess io n   a n aly s is ,   th b est - f it  co r r elatio n   was  f o u n d   to   b e   (            , µ ) = 343 . 8 × ( ) 1 . 42 (       , µ ) ,   in d icatin g   s u p er lin ea r   r elatio n s h ip   wh er th b ea m   cu r r en g r o ws  m o r r ap id ly   th an   th ca th o d c u r r en in   th lo wer   cu r r en r eg im e.   T h is   s u g g ests   th at  io n izatio n   ef f icie n cy   with in   th e   d is ch ar g e   ch am b er   b en e f its   d is p r o p o r tio n ately   f r o m   in c r e ases   in   ca th o d e   cu r r en t,   at  le ast  u n til  s atu r atio n   ef f ec ts   d o m in ate.   T h e   r esu lts   p r esen ted   in   th is   s tu d y   d ir ec tly   ad d r ess   th r esear ch   g ap   id en tifie d   i n   th i n tr o d u ctio n .   W h ile  n o   p r io r   ex p er im en tal  o b s er v atio n s   o r   an aly tical  f o r m u latio n s   o f   th r elatio n s h ip   b etwe en   th ca th o d cu r r en an d   t h e   ex tr ac ted   b ea m   cu r r e n t h ad   b e en   r ep o r ted .   T h co m p ar is o n   b etwe en   e x p er im en tal  a n d   an aly tical  r esu lts   ( T ab le  2 )   d em o n s tr ates  g o o d   ag r ee m en i n   th e   0 . 2 0 . 3 5   ca th o d e   cu r r e n r a n g e,   with   d ev iatio n s   ap p ea r i n g   as  t h ca th o d cu r r en t   ap p r o ac h es 0 . 4   A.   T h ex p e r i m en tal  d ata  in d icate   ten d en c y   to war d   s atu r atio n   ar o u n d   7 5 8 0   μ o f   e x tr ac ted   io n   cu r r e n t,  wh er ea s   th a n aly tical  m o d el  co n tin u es  to   p r ed i ct  h ig h er   v al u es  ( 9 3 . 4   μ at  t h ca th o d c u r r e n o f   0 . 4   A) .   T h is   d is cr ep a n cy   h ig h lig h ts   th e   lim itatio n   o f   t h f itted   m o d el  wh e n   e x tr ap o lated   b ey o n d   th e   o p tim al  o p e r atin g   win d o w.   P h y s ically ,   th s atu r atio n   b eh a v io r   m a y   b attr ib u ted   to   s p ac e - ch ar g e f f ec ts ,   lim ited   io n izatio n   cr o s s - s ec tio n   u n d er   th f ix e d   2 . 5   k ex tr ac tio n   v o ltag e ,   o r   co n s tr ain ts   im p o s ed   b y   th e   p lasma   d en s ity   an d   c o n f in e m e n t a t 1 . 2 5   T   m ag n etic  f ield   s tr en g th .   A n   i m p o r t a n t   s t r e n g t h   o f   t h i s   s t u d y   i s   t h e   q u a n t i ta t i v e   co m p a r i s o n   b e t w e e n   m e a s u r e d   d a t a   a n d   a n a l y t i c al   p r e d i c t i o n s ,   a ll o w i n g   f o r   e v a l u a t i o n   o f   m o d e l   v a l i d i t y   a c r o s s   a   r a n g e   o f   o p e r a t i n g   p a r a m e t e r s .   T h e   r e g r e s s i o n   m e t h o d   u s i n g   l o g a r it h m i c   l i n e a r i z a ti o n   w as   a p p r o p r i a t e   a n d   y i e l d e d   i n t e r p r e t a b le   s c a li n g   c o e f f i c i e n ts .   F r o m   a   p r a ct i c al   p e r s p e c t i v e ,   t h e   r es u l ts   i m p l y   t h a t   c a t h o d e   c u r r e n t   is   a n   e f f e ct i v e   c o n t r o l   p a r a m e t e r   f o r   o p t i m i z i n g   e x t r a c te d   b e a m   i n te n s i t y ,   b u t   o n l y   w i t h i n   a   b o u n d e d   o p e r a t i o n a l   r a n g e .   T h e   e v i d e n c e   o f   s a t u r a t i o n   s u g g e s ts   d i m i n is h i n g   r e t u r n s   f o r   c a t h o d e   c u r r e n t   v a l u e s   e x c e e d i n g   ~ 3 5 0   m A .   O v e r a l l ,   th e   f i n d i n g s   p r o v i d e   v a l u a b l e   i n s i g h t   i n t o   c a t h o d e b e a m   c u r r e n t   d y n a m i c s   i n   i o n   s o u r c e s ,   a n d   t h e   d e r i v e d   p o we r - l a w   r e la t i o n   m a y   s e r v e   a s   a   u s e f u l   p r e d i ct i v e   t o o l   f o r   b e a m   c u r r e n t   t u n i n g ,   a l b e it   w i t h   c a u t i o n   n e a r   t h e   s a t u r a tio n   r e g i m e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   629 - 6 39   636   I n   th ex tr ac tio n   p r o ce s s   in   th is   ex p er im en t,  b ec au s th p u ller   v o ltag is   p o s itiv e,   o n l y   n eg ativ io n s   ar e   ex tr ac ted   f r o m   th p l asm ch am b e r .   T h i o n   s p ec ies  th at  m ay   b e   f o r m ed   ar e   e,   H -   an d   H 2 - .   B ec au s th m ass   o f   t h elec tr o n   is   v e r y   s m all  co m p ar ed   to   t h m as s   o f   th e   io n ,   it  will  b e   d ef l ec ted   b y   th h ig h - in ten s ity   m ag n etic  f ield   b ef o r r ea ch in g   t h cu r r en co llect o r .   T h n eg ativ io n   o f   H 2   ca n   in d ee d   b f o r m ed ,   b u in   a n   u n s tab le  co n d itio n   a n d   h as   a   v er y   s h o r t   life tim ( 1 0 ⁻¹⁰  to   1 0 ⁻⁸  s ec o n d s ) .   T h is   is   b ec au s th H 2 -   io n   h as  two   o r ig in al   elec tr o n s   a n d   o n ad d itio n al  elec tr o n ,   a n d   th is   ad d itio n al  elec tr o n   h as  th p r o p er ty   o f   b r ea k in g   b o n d s ,   wh ich   m ak es   th io n   s y s tem   u n s tab le  an d   d is in teg r ates.  I n   o th er   wo r d s ,   th n eg ativ i o n s   o f   H 2   ar v er y   r ar el y   f o r m ed   in   t h io n izatio n   p r o ce s s   o f   h y d r o g en   g as.  I n   a d d itio n ,   th is   io n   s o u r ce   is   d esig n ed   to   p r o d u ce   H -   io n s   f o r   u s in   th cy clo tr o n .     I n   th ce n tr al  r e g io n   c o m p o n en ts   o f   th e   cy clo tr o n ,   a   b ea m   g u i d e   m ec h an is m   h as b ee n   im p lem e n ted   to   f ilter   o th er   io n s ,   en s u r i n g   th at  o n ly   H -   a r ex tr ac ted .     3 . 4 .     Resul t s   o f   v a lid a t io n   T h an aly tical  f o r m u la  h as  b e en   test ed   o n   d ata  f r o m   th io n   s o u r ce   at  th Dh ar m ais  cy clo tr o n .   T h r esu lts   s h o th at  f o r   b ea m   cu r r en ts   u p   to   3 5 0   µA   ( s ee   Fig u r 8 ) ,   t h f o r m u la  is   s till   q u ite  s u itab le  f o r   ap p licatio n .   Ho wev e r ,   f o r   b e am   cu r r en ts   ab o v th is   v alu e ,   th ac tu al  m ea s u r ed   v alu es  ar lo wer   th an   t h e   an aly tical  f o r m u la  v alu es.  T h i s   ca n   o cc u r   d u to   th s p ac c h ar g ef f ec t o n   d en s er   o r   h ig h er   io n   b ea m s .     3 . 5   P r a ct ica l r elev a nce     T h ese  r esu lts   will  im p ac m o r ef f ec tiv r a d io is o to p p r o d u ctio n   m eth o d s   u s in g   c y clo tr o n s .   I n   th is   ca s e,   th r ad io is o to p p r o d u c ed   will  b lar g ely   d eter m in e d   b y   th ex t r ac ted   b ea m   c u r r en ap p lied   to   th e   r ad io is o to p p r o d u ctio n   tar g et .   B y   u n d er s tan d in g   th r elatio n s h ip   b etwe en   th ex tr ac te d   io n   cu r r e n an d   th e   m ain   in p u p ar am eter ,   th ca th o d cu r r en t,  it will b ea s ier   to   d eter m in th r eq u ir ed   ex tr ac t ed   io n   c u r r en t.           Fig u r 8 T h e   r elatio n s h ip   b et wee n   th ca th o d cu r r en t a n d   t h ex tr ac ted   io n   cu r r en t f r o m   t h m ea s u r em en r esu lts   an d   th an aly tical  f o r m u latio n   r esu lts   at  th E clip s 1 1   Me cy clo tr o n   io n   s o u r ce       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   ex p e r im en tally   es tab lis h ed   an d   v alid ated   p o wer law  r elatio n s h ip   b etwe e n   ca th o d cu r r en a n d   ex tr ac ted   io n   b ea m   cu r r e n in   Pen n i n g   i o n   s o u r ce .   E x p e r im en tal  o b s er v ati o n s   o f   th e f f ec o f   v ar iatio n s   in   ex tr ac tio n   v o ltag in d icate   th at  ex tr ac tio n   v o lt ag ( V ext )   is   th d o m i n an f ac to r   in f lu en ci n g   th e   ex tr ac ted   io n   b ea m   cu r r en I ext .     T h cu r v p atter n   o f   th r el atio n s h ip   b etwe en   th two   q u an titi es  is   p r o d u ce d   as  ~ 3 2   wh ich   is   co m m o n l y   f o u n d   in   io n   s o u r ce s .   Me an wh ile,   v ar iatio n s   in   th e   m ag n etic  f iel d   o v e r   th o p e r atio n al  r a n g e   o f   th e   DE C Y - 1 3   cy clo t r o n   h av e   a   n eg lig ib le   ef f ec o n   io n   s o u r ce   p e r f o r m an ce .   T h ex tr ac ted   io n   c u r r e n r em ain s   lar g ely   s tab le  at  ar o u n d   7 0   μ f o r   4 5   m in u tes  o f   o p er ati o n   with   o n ly   m in o r   f lu ctu atio n s ,   wh ich   h as  a   s tab ilit y   o f   9 8 . 3 % .   T h b r ief   d ip   at  3 5   m in u tes  an d   s u b s eq u en t   r ec o v e r y   s u g g est   m in o r   tr an s ien ef f ec ts   r ath e r   th an   s ig n if ican d eg r ad atio n .   T h is   d em o n s tr ates  th at  th io n   s o u r ce   is   r eliab le   f o r   co n tin u o u s   o p er atio n ,   a n d   an y   v ar iatio n s   o b s er v e d   s tay   with in   ac ce p tab le  lim its   f o r   e x p er im en tal  s tab ilit y .   T h s tu d y   estab lis h es  p o we r - law  r elatio n s h ip   b etwe en   ca th o d cu r r en ( I c )   a n d   ex tr ac te d   io n   b ea m   cu r r en t   ( I ext )   an d   e x p r ess ed   as  = 343 . 8   1 . 42 ,   co n f ir m in g   th at  in cr ea s es  in   ca th o d cu r r en en h a n ce   io n izatio n   ef f icien cy   u p   to   a   s atu r ati o n   th r esh o ld .   T h e   an aly tica f o r m u la  d em o n s tr ates  g o o d   ag r ee m en with   ex p er im en tal   d ata  f r o m   th e   D h ar m ais  cy clo tr o n   io n   s o u r ce   f o r   u p   t o   3 5 0   µA   o f   io n   b ea m   c u r r en t.   B ey o n d   3 5 0   µA ,   d ev iatio n s   o cc u r   as  th m ea s u r ed   b ea m   cu r r e n ts   b ec o m lo wer   th an   th p r ed icted   v alu es,  lik ely   d u to   s p ac ch ar g ef f ec ts   th at  b ec o m s ig n if ican at  h ig h er   io n   b ea m   d en s ities .   T o   ex ten d   th ap p licab ilit y   o f   th an aly tical  m o d el,   f u tu r wo r k   s h o u ld   ex am i n wid er   r a n g e   o f   ex tr ac tio n   v o ltag es  an d   g a s   p r ess u r es,  as  well   as  in co r p o r ate  p lasma   d iag n o s tics   to   b etter   u n d er s tan d   t h m ec h an is m s   u n d e r ly in g   th o b s er v ed   s atu r atio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       A n a lytica l fo r mu la tio n   o f rela tio n s h ip   b etw ee n   io n iz a tio n   cu r r en t a n d     ( S ila k h u d d in )   637   T h r esu lts   o f   th is   s tu d y   u n d e r lin th p r ac tical  u s ef u l n ess   o f   ca th o d c u r r e n as  tu n in g   p ar a m eter .   T h ese  f in d in g s   co n t r ib u te  to   d ee p e r   u n d er s tan d in g   o f   b ea m   ex tr a ctio n   b eh av io r   an d   o f f er   f o u n d atio n   f o r   f u r th er   r ef in em en t   o f   io n   s o u r ce   p er f o r m an ce   m o d els.  T h r elatio n s h ip   b etwe en   t h ca th o d c u r r en t,  also   ca lled   th e   d is ch ar g c u r r en t,   th at   in f lu e n ce   o n   th e   ex tr ac ted   io n   b ea m   c u r r en t   o n   th e   Pen n in g   io n   s o u r ce   h er e   in clu d e   th e   ca th o d cu r r e n t,  also   ca lled   th d is ch ar g cu r r e n t.  Pra ctica lly ,   th r esu lts   o f   th is   r es ea r ch   will  s u p p o r ef f ec tiv ef f o r ts   in   th u s o f   c y clo tr o n s   f o r   th p r o d u ctio n   o f   r ad io is o to p es.       ACK NO WL E DG M E N T S   T h is   s ec tio n   s h o u ld   ac k n o wle d g in d iv id u als  wh o   p r o v id ed   p er s o n al  ass is tan ce   to   th w o r k   b u d o   n o m ee th c r iter ia  f o r   au th o r s h ip ,   d etailin g   th eir   co n tr ib u tio n s .   I is   im p er ativ to   o b t ain   co n s en f r o m   all   in d iv id u als lis ted   in   th ac k n o wled g m en ts .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   r esear ch   was  s u p p o r ted   b y   th e   R I I L PDP   Gr an an d   B R I N,   g r an t   n u m b er   B - 4 1 3 1 /I I . 7 . 5 /TK . 0 1 . 0 3 /0 2 /2 0 2 5   an d   B - 1 7 0 3 /I I I . 2 /TK . 0 1 . 0 3 /1 /2 0 2 5 .   W also   th an k s   to   th e   Hea d   o f   R esear ch   C en ter   f o r   Acc eler ato r   T ec h n o lo g y   -   R esear ch   Or g an izatio n   f o r   Nu clea r   E n er g y ,   Pro f .   Dr .   Mu h am m ad   R if ai.       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Sil ak h u d d in                               I d r u s   Ab d u l K u d u s                               B am b an g   Mu r d ak E k J ati                               Dwi  Saty Palu p i                               T au f ik                               E m y   Mu ly a n i                               Her an u d in                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   T h au t h o r s   d ec lar e   th at  th e y   h av n o   k n o wn   c o m p etin g   f in an cial  in ter ests   o r   p er s o n al  r el atio n s h ip s   th at  co u ld   h av ap p ea r ed   t o   in f lu en ce   th wo r k   r e p o r te d   in   t h is   p ap er .       DATA AV AI L AB I L I T Y   Data   a v aila b i lit y   is   n o t   a p p li ca b le   t o   t h is   p ap er   as   n o   n e d a t w er cr ea te d   o r   an al y z e d   i n   t h is   s t u d y .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   L.   H .   W a i t e s,   J .   R .   A l o n so ,   R .   B a r l o w ,   a n d   J .   M .   C o n r a d ,   W h a t   i s   t h e   p o t e n t i a l   i mp a c t   o f   t h e   I so D A R   c y c l o t r o n   o n   r a d i o i s o t o p p r o d u c t i o n :   a   r e v i e w ,   EJ N M MI R a d i o p h a rm a c y   a n d   C h e m i st r y ,   v o l .   5 ,   n o .   1 ,   p .   6 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 8 6 / s 4 1 1 8 1 - 0 2 0 - 0 0 9 0 - 3.   [ 2 ]   A .   Zh a n g   e t   a l . ,   S i m u l a t i o n   a n d   o p t i mi z a t i o n   o f   a   m i n i a t u r i z e d   i o n   s o u r c e   f o r   a   n e u t r o n   t u b e ,   Ph y si c a l   Re v i e w   Ac c e l e r a t o rs a n d   Be a m s ,   v o l .   2 5 ,   n o .   1 0 ,   p .   1 0 3 5 0 1 ,   O c t .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 3 / P h y s R e v A c c e l B e a ms. 2 5 . 1 0 3 5 0 1 .   [ 3 ]   D .   H .   A n   e t   a l . ,   T h e   n e g a t i v e   h y d r o g e n   P e n n i n g   i o n   g a u g e   i o n   so u r c e   f o r   K I R A M S - 1 3   c y c l o t r o n ,   Re v i e w   o f   S c i e n t i f i c   I n st r u m e n t s ,   v o l .   7 9 ,   n o .   2 ,   F e b .   2 0 0 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 1 . 2 8 1 2 7 9 7 .   [ 4 ]   B .   X .   H a n   e t   a l . ,   R e c e n t   p e r f o r ma n c e   o f   t h e   S N S   H   i o n   so u r c e   w i t h   a   r e c o r d   l o n g   r u n ,   i n   AI P   C o n f e re n c e   Pr o c e e d i n g s ,   2 0 2 1 ,   p .   0 4 0 0 0 4 .   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 5 . 0 0 5 7 4 0 8 .   [ 5 ]   U .   F a n t z ,   S .   B r i e f i ,   A .   H e i l e r ,   C .   W i mm e r ,   a n d   D .   W ü n d e r l i c h ,   N e g a t i v e   h y d r o g e n   i o n   s o u r c e f o r   f u si o n :   f r o p l a sma   g e n e r a t i o n   t o   b e a p r o p e r t i e s,   Fr o n t i e rs  i n   P h y s i c s ,   v o l .   9 ,   S e p .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 3 3 8 9 / f p h y . 2 0 2 1 . 7 0 9 6 5 1 .   [ 6 ]   G .   M u r t a z a ,   M .   T .   S i d d i q u e ,   a n d   S h a k e e l - ur - R e h ma n ,   D e v e l o p me n t   a n d   c h a r a c t e r i s t i c st u d y   o f   c o mp a c t   P e n n i n g   i o n   s o u r c e ,   Re v i e w   o f   S c i e n t i f i c   I n s t ru m e n t s ,   v o l .   9 4 ,   n o .   4 ,   A p r .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 5 . 0 1 2 6 5 3 8 .   [ 7 ]   N .   V   M a m e d o v   e t   a l . ,   M a g n e t i c   f i e l d   d e s i g n   f o r   mi n i a t u r e   p u l s e   P e n n i n g   i o n   s o u r c e ,   Pl a sm a   S o u r c e s   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y v o l .   2 9 ,   n o .   2 ,   p .   0 2 5 0 0 1 ,   F e b .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 3 6 1 - 6 5 9 5 / a b 6 7 5 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t Vo l.  1 7 ,   No .   1 Ma r c h   20 2 6 :   629 - 6 39   638   [ 8 ]   Y .   H .   Y e o n ,   M .   G h e r g h e r e h c h i ,   X .   M u ,   K .   M .   M .   G a d ,   a n d   J .   S .   C h a i ,   D e v e l o p m e n t   a n d   d i s c h a r g e   c h a r a c t e r i s t i c s   o f   n e g a t i v e   h y d r o g e n   i o n   s o u r c e   f o r   t h e   S K K U C Y - 9   c y c l o t r o n ,   N u c l e a r   I n s t r u m e n t s   a n d   M e t h o d s   i n   P h y s i c s   R e s e a r c h   S e c t i o n   A :   A c c e l e r a t o r s ,   S p e c t r o m e t e r s ,   D e t e c t o r s   a n d   A s s o c i a t e d   E q u i p m e n t ,   v o l .   7 6 3 ,   p p .   5 1 0 5 1 6 ,   N o v .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n i m a . 2 0 1 4 . 0 6 . 0 4 8 .   [ 9 ]   V .   P .   G o r e t s k i i   a n d   A .   M .   D o b r o v o l s k i y ,   D e v e l o p me n t   o f   n e g a t i v e   i o n   s o u r c e   w i t h   c o m b i n e d   d i s c h a r g e ,   Pro b l e m o f   A t o m i c   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   9 8 ,   n o .   4 ,   p p .   3 1 5 3 1 8 ,   2 0 1 5 .   [ 1 0 ]   P .   C a l v o   e t   a l . ,   E x p e r i m e n t a l   c h a r a c t e r i z a t i o n   o f   t h e   i n t e r n a l   i o n   s o u r c e   f o r   t h e   A M I c o mp a c t   c y c l o t r o n ,   N u c l e a I n s t r u m e n t s   a n d   Me t h o d s   i n   Ph y si c R e se a rc h   S e c t i o n   A:   A c c e l e r a t o rs ,   S p e c t r o m e t e rs ,   D e t e c t o rs  a n d   Ass o c i a t e d   E q u i p m e n t ,   v o l .   1 0 2 5 ,   p .   1 6 6 0 2 8 ,   F e b .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n i ma. 2 0 2 1 . 1 6 6 0 2 8 .   [ 1 1 ]   D .   O b r a d o r e t   a l . ,   C h a r a c t e r i z a t i o n   o f   t h e   A M I i n t e r n a l   i o n   so u r c e   w i t h   a   d e v o t e d   D C   e x t r a c t i o n   t e s t   b e n c h ,   I PAC   2 0 1 7   -   Pro c e e d i n g o f   t h e   8 t h   I n t e rn a t i o n a l   Pa rt i c l e   Ac c e l e r a t o C o n f e re n c e ,   p p .   1 7 4 0 1 7 4 2 ,   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 8 4 2 9 / JA C o W - I P A C 2 0 1 7 - TU P I K 0 3 0 .   [ 1 2 ]   Z.   Y a n g   e t   a l . ,   A   p r e l i m i n a r y   s t u d y   o f   a   n e g a t i v e   h y d r o g e n   P I G - t y p e   i o n   so u r c e   f o r   t h e   c o m p a c t   c y c l o t r o n ,   C h i n e s e   Ph y si c C v o l .   3 6 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 0 0 0 1 0 0 3 ,   O c t .   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 6 7 4 - 1 1 3 7 / 3 6 / 1 0 / 0 1 5 .   [ 1 3 ]   L.   J i d o n g ,   Z .   Y a n g ,   P .   D o n g ,   H .   X i a o z h o n g ,   a n d   Z.   K a i z h i ,   S t u d y   o n   a   c o l d - c a t h o d e   H -   P I G - t y p e   i o n   so u r c e ,   N u c l e a S c i e n c e   a n d   T e c h n i q u e s ,   v o l .   2 4 ,   n o .   4 ,   2 0 1 3 .   [ 1 4 ]   S .   S .   V y b i n ,   I .   V   I z o t o v ,   a n d   V .   A .   S k a l y g a ,   H i g h   c u r r e n t   i o n   b e a f o r m a t i o n   w i t h   s t r o n g l y   i n h o m o g e n e o u s   e l e c t r o st a t i c   f i e l d ,   Pl a sm a   S o u r c e s   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   v o l .   2 9 ,   n o .   1 1 ,   p .   1 1 LT 0 2 ,   N o v .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 3 6 1 - 6 5 9 5 / a b b f 9 c .   [ 1 5 ]   S .   W .   X u   e t   a l . ,   D e si g n   a n d   a n a l y si o f   t h e   c o l d   c a t h o d e   i o n   so u r c e   f o r   2 0 0   M e V   s u p e r c o n d u c t i n g   c y c l o t r o n ,   J o u r n a l   o f   Ph y s i c s:   C o n f e r e n c e   S e ri e s ,   v o l .   1 3 5 0 ,   n o .   1 ,   p .   0 1 2 0 6 5 ,   N o v .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 7 4 2 - 6 5 9 6 / 1 3 5 0 / 1 / 0 1 2 0 6 5 .   [ 1 6 ]   G .   M u r t a z a ,   M .   T .   S i d d i q u e ,   S h a k e e l - ur - R e h m a n ,   A .   Q a y y u m ,   A .   S h a h ,   a n d   S .   I .   W .   S h a h ,   P e n n i n g   i o n   s o u r c e   b a s e d   s u r f a c e   m o d i f i c a t i o n   o f   t i t a n i u m   b y   n i t r o g e n   i o n   i m p l a n t a t i o n ,   P h y s i c a   S c r i p t a ,   v o l .   9 9 ,   n o .   1 ,   J a n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 4 0 2 - 4 8 9 6 / a d 1 4 d d .   [ 1 7 ]   M .   S .   Lo b o v ,   I .   M .   M a me d o v ,   N .   V .   M a me d o v ,   A .   I .   P r e s n i a k o v ,   V .   I .   Z v e r e v ,   a n d   D .   I .   I u r k o v ,   Est i ma t i o n   o f   t h e   d i s c h a r g e   c u r r e n t   a n d   e x t r a c t e d   c u r r e n t   f r o m   t h e   P e n n i n g   i o n   s o u r c e ,   T e c h n i c a l   P h y si c s ,   v o l .   6 9 ,   n o .   6 ,   p p .   1 6 1 9 1 6 2 8 ,   Ju n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 3 4 / S 1 0 6 3 7 8 4 2 2 4 0 6 0 2 1 5 .   [ 1 8 ]   A .   F a t h i ,   S .   A .   H .   F e g h h i ,   S .   M .   S a d a t i ,   a n d   E .   E b r a h i mi b a s a b i ,   M a g n e t i c   f i e l d   d e s i g n   f o r   a   P e n n i n g   i o n   so u r c e   f o r   a   2 0 0   k e V   e l e c t r o st a t i c   a c c e l e r a t o r ,   N u c l e a r   I n st r u m e n t s   a n d   M e t h o d s   i n   P h y si c R e se a rc h   S e c t i o n   A:   A c c e l e r a t o rs ,   S p e c t ro m e t e rs ,   D e t e c t o rs  a n d   Ass o c i a t e d   E q u i p m e n t ,   v o l .   8 5 0 ,   p p .   1 6 ,   A p r .   2 0 1 7 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . n i m a . 2 0 1 7 . 0 1 . 0 2 8 .   [ 1 9 ]   G .   F u b i a n i   e t   a l . ,   I mp a c t   o f   t h e   r a d i a l   e l e c t r i c   f i e l d   o n   p l a sma  i n s t a b i l i t i e s i n   a   p e n n i n g   d i sc h a r g e :   I n si g h t f r o m a   3 D   p a r t i c l e - in - c e l l   m o d e l ,   Ph y si c o f   Pl a sm a s ,   v o l .   3 2 ,   n o .   8 ,   A u g .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 5 . 0 2 7 1 3 7 5 .   [ 2 0 ]   D .   F a i r c l o t h   a n d   S .   L a w r i e ,   A n   o v e r v i e w   o f   n e g a t i v e   h y d r o g e n   i o n   so u r c e s fo r   a c c e l e r a t o r s ,   N e w   J o u rn a l   o f   P h y si c s ,   v o l .   2 0 ,   n o .   2 ,   p .   0 2 5 0 0 7 ,   F e b .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 3 6 7 - 2 6 3 0 / a a a 3 9 e .   [ 2 1 ]   A .   A n d e r s,   G l o w s,   a r c s,   o h m i c   d i s c h a r g e s :   A n   e l e c t r o d e - c e n t e r e d   r e v i e w   o n   d i sc h a r g e   m o d e s   a n d   t h e   t r a n si t i o n s   b e t w e e n   t h e m ,   Ap p l i e d   P h y s i c s   Re v i e w s ,   v o l .   1 1 ,   n o .   3 ,   S e p .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 5 . 0 2 0 5 2 7 4 .   [ 2 2 ]   A .   R o k h m a n e n k o v ,   N .   M a m e d o v ,   I .   K a n s h i n ,   S .   M a s l e n n i k o v ,   a n d   A .   S o l o d o v n i k o v ,   F u l l - s c a l e   m o d e l i n g   a n d   e x p e r i m e n t a l   s t u d y   o f   a   g a s   n e u t r o n   t u b e   w i t h   a   P e n n i n g   i o n   s o u r c e ,   J o u r n a l   o f   A p p l i e d   P h y s i c s ,   v o l .   1 3 6 ,   n o .   1 3 ,   O c t .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 5 . 0 2 1 7 6 7 4 .   [ 2 3 ]   S .   M .   M a h mo u d ,   A .   M .   A b d e l   R e h e e m,  H .   M .   El - S a y e d ,   a n d   H .   E l - K h a b e a r y ,   O p t i m i z a t i o n   a n d   c h a r a c t e r i z a t i o n   o f   mo d i f i e d   c o l d   g r i d   c a t h o d e   P e n n i n g   i o n   s o u r c e ,   Pl a sm a   C h e m i st ry  a n d   Pl a sm a   Pr o c e ssi n g ,   v o l .   4 1 ,   n o .   5 ,   p p .   1 5 3 5 1 5 4 6 ,   S e p .   2 0 2 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 1 1 0 9 0 - 0 2 1 - 1 0 1 8 7 - 2.   [ 2 4 ]   E.   W .   W e i ss t e i n ,   L e a s t   s q u a r e   f i t t i n g - p o w e r   l a w ,   2 0 2 6 .   [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e :   h t t p s: / / m a t h w o r l d . w o l f r a m.c o m /   Le a s t S q u a r e sF i t t i n g P o w e r La w . h t m l   [ 2 5 ]   D .   C .   M o n t g o m e r y ,   E.   A .   P e c k ,   a n d   G .   G .   V i n i n g ,   I n t r o d u c t i o n   t o   l i n e a r   r e g r e ss i o n   a n a l y si s ,   I n t e rn a t i o n a l   S t a t i s t i c a l   Re v i e w v o l .   8 1 ,   n o .   2 ,   A u g .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 1 1 / i n sr . 1 2 0 2 0 _ 1 0 .   [ 2 6 ]   M .   H .   K u t n e r ,   C .   J .   N a c h t sh e i m,  J .   N e t e r ,   a n d   W .   Li ,   A p p l i e d   l i n e a st a t i s t i c a l   m o d e l s ,   5 t h   e d .   B o s t o n ,   M a ss ,   2 0 0 5 .   d o i :   1 0 . 2 3 0 7 / 1 2 6 9 5 8 8 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       S il a k h u d d in           is  a   re se a rc h e p ro fe ss o in   Cy c l o tro n   G ro u p   a t h e   Re se a rc h   Ce n te r   fo Ac c e lera to Tec h n o l o g y ,   Re se a rc h   Org a n iza ti o n   o f   Nu c lea Tec h n o l o g y ,   Na ti o n a Re se a rc h   a n d   In n o v a ti o n   A g e n c y ,   In d o n e sia .   He   re c e iv e d   h is  m a s ter  d e g re e   in   P h y sic fro m   In d o n e sia   Un iv e rsit y   a 1 9 9 5   a n d   c u rre n tl y   h e   is  p u rsu i n g   a   d o c to r a p ro g ra m   a G a d jah   M a d a   Un iv e rsity ,   In d o n e sia .   He   h a b e e n   a   re se a rc h e in   p a rti c le  a c c e ler a to tec h n o lo g y   si n c e   1 9 8 1 ,   a n d   h e   h a b e e n   a   se n io re se a rc h e sin c e   2 0 1 0 .   He   is  c u rre n tl y   a   m a in   re se a r c h e in   th e   io n   so u rc e   d e v e lo p m e n o DECY - 1 3   Cy c l o tro n .   His   c u rre n d o c to ra l   re se a rc h   is  o n   th e   c h a ra c teristics   o p e n n in g - ty p e   io n   so u rc e s.  M o re   th a n   1 2 0   sc ien ti fic  p a p e rs  h a v e   b e e n   p u b li sh e d ,   a n d   2 5 %   o t h e m   a re   a b o u c y c lo tr o n   i o n   s o u rc e   tec h n o l o g y .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il sila0 0 1 @ b rin . g o . id .         Idrus  Abd u l   K u d u s           is  a   re se a rc h e in   Ac c e lera to Cy c lo tro n   g r o u p   a t h e   Re se a rc h   Ce n ter  fo r   Ac c e lera to Tec h n o l o g y ,   Na ti o n a l   Re se a rc h   a n d   In n o v a ti o n   A g e n c y .   He   re c e iv e d   h is  B. En g .   a n d   M . S c .   d e g re e in   P h y sic En g in e e rin g   a n d   P h y sic fro m   Un iv e rsitas   G a d jah   M a d a   in   2 0 1 2   a n d   2 0 1 9 .   He   h a b e e n   a   re se a rc h e a n d   e n g in e e in   p a rti c le  a c c e lera to r   tec h n o l o g y   sin c e   2 0 1 4 .   His  re se a rc h   in tere st  in   a c c e lera to tec h n o lo g y ,   s u c h   a c h a rg e d   p a rti c les   sim u latio n ,   m a g n e ti c   fie ld   e ffe c o n   RF   d e e   c a v it y   c h a ra c teristics ,   e ffe c o io n   so u rc e   p o siti o n   in   RF   d e e   c a v it y   c h a ra c teristic,  m a g n e ti c   c o m p o n e n ts  d e v e lo p m e n t ,   a n d   io n   so u rc e   c o m p o n e n ts d e v e l o p m e n t .   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il id r u 0 0 2 @ b rin . g o . id .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.