ECR离子源束流引出与传输的研究(英文)

针对ECR离子源的束流引出及传输研究,在中国科学院近代物理研究所的LECR3离子源实验平台上开展了大量的实验.实验中研究了等离子体电极引出孔径、反射电极(抑制电极)偏压以及Glaser透镜等因素对束流引出与传输的影响.研究的重点是试图通过系列实验与分析来研究如何能更有效地引出强流离子束流并减小其在传输空间的损失.给出了实验的主要结果,结合这些数据对ECR离子源的束流引出与传输进行了较全面的分析,并综合这些实验结果与分析结果得出了该物理过程的一般物理图像.

轴对称磁透镜设计；Design of axially symmetric magnetic lens

以中国科学院近代物理研究所正在研制的轴对称磁透镜为例,设计了两种结构的轴对称磁透镜:带屏蔽铁壳的螺线管透镜和极靴形状为锥形的Glaser透镜。带屏蔽铁壳的螺线管透镜产生的轴对称磁场比较均匀,而极靴形状为锥形的Glaser透镜产生的轴对称磁场比较集中。分别采用了两种物理模型计算磁场,同时应用有限元分析软件ANSYS进行数值模拟,最后从物理和工程角度对这两种透镜作了全面比较,得出带屏蔽铁壳的螺线管透镜结构更符合设计要求。

多电荷态混合束传输的理论及实验研究

本文对ECR离子源引出的混合束流传输特性进行了较为深入讨论，并在此基础上，对ECR混合束流传输的模拟计算以及空间电荷中和方法，从理论和实验两方面做了较为深入的研究。在同时考虑到离子空间电荷效应，离子一离子碰撞所造成的离子间动量交换，以及离子与管道剩余气体作用、不同电荷态离子之间的作用所造成的电荷交换效应的基础上，结合原子物理方法和蒙特卡罗方法，充分利用计算机可视化程序设计方法，独立成功研制了一套专门的混合束传输程序McIBs1.0，并且对中国科学院近代物理研究所原子试验平台（14.5GHzECR离子源及相关的传输线）做了初步的模拟计算。通过计算发现Glaser透镜确实对离子具有很强的分选作用。同时发现，在一定的条件下，可以依靠Glaser透镜对混合束聚焦形成空心束流。另一方面，对Glaser透镜在ECR混合束传输过程中的作用做了较为深入细致的分析研究。除发现Glaser透镜具有以上所提到的分选功能以及可以在一定条件下形成空心束的功能外，还提出了Glaser透镜和ECR离子源弓！出线包可能能够共同形成磁约束空间电荷透镜的新观点。完成了负高压电极法中和束流空间电荷效应的实验研究，其典型结果是，在负偏压电极加一6KV负高压时，对于O6+，在终端法拉第筒上取得了束流强度与原束流强度相比增加幅度为26％＜△I＜30％的较好试验结果。同时自行构建模型，对其做了仔细的理论分析和计算。针对 ECR高电荷态强流离子束，在该领域首次独立提出使用负电性气体中和高电荷态混合离子束空间电荷效应的新方法，完成实验，证明了其可行性和可靠性。并取得了通过该方法，使O7+束流稳定增加12％、Ar11+束流稳定增长14％、Ar8+稳定增长39％的较好结果。