ECR离子源高真空微调针阀控制系统

本论文首先介绍ECR（电子回旋共振）离子源的基本原理及其发展，在此基础上讲述了近物所的14.5GHzECR离子源的结构和特点。本论文主要内容是介绍所研制的适用于30KV高压端的ECR离子源高真空微调针阀控制系统。此系统被控对象是位于ECR源上的高真空微调针阀，它与地面之间有20～30KV的电位差。论文中首先阐述此控制系统研究的背景，并对ECR离子源电气参数控制的特点进行了说明。根据被控对象的情况以及对系统提出的指标，详细讲述了此控制系统的软、硬件实现。硬件包括步进电机、步进电机驱动器、轴编码器等。软件包括译码编程。然后从总体介绍此控制系统的功能结构，再分步讲述发射器、接受器、译码等各功能模块的实现过程。此控制系统的最大特点是使用光路实现高压绝缘，这为解决位于ECR离子源高压端器件的控制问题提出新思路。本系统的光路采用红外线发射接收系统，以空气为传输介质，依据光信号的有无接收控制信息，此方式效果好、易于实现。在系统中，使用光路传输装置定位，聚集透镜聚集，增加信号强度，提高抗干拢能力。而且此光路传输系统价格便宜，易于实现，可靠性好。在整个控制系统方案调研期间，对各种控制方式进行了比较和实验，在此基础上，确定了一个比较经济实用和具有高可靠性的方案。经过设计电路原理图、绘制印制线路板、加工印制线路板、购买元器件、组装电路后，首先成功地进行了离线调试，最后，将整个系统模拟实际环境进行调试实验。整个系统实现了稳定可靠的工作，达到了预期的设计指标，精度好于要求的千分之一。由于时间紧张和条件的限制，该系统还未在现场设备上进行实验。因此，在今后的工作中，此控制系统还需要在条件具备时，在现场设备上进行实验和考验。此外，为满足国家大科学工程兰洲重离子冷却储存环的要求，我参与了在14.5GHz ECR离子源上进行afterglow工作模式的实验，首次产生了高电荷态脉冲束流Ar~(11+)和Ar~(12+)。论文最后一部分给出了初步实验结果，并对结果进行了分析和解释。