全永磁ECR离子源研究进展

ECR(电子回旋共振)离子源是产生稳定的强流多电荷态离子束流最有效装置。全永磁ECR离子源因其独特的特点为很多中小型多电荷态离子束流实验平台与离子注入机等系统所采用,为后者产生重复性好、稳定性强的多电荷态离子束流。本文着重论述了中国科学院近代物理研究所研制的几台全永磁多电荷态ECR离子源及其特性与典型性能,如能产生强流高电荷态离子束流的高性能全永磁离子源LAPECR2,能产生强流中低电荷态离子束流的LAPECR1,能产生多电荷态重金属离子束流的LAPECR1-M等。这些性能稳定的离子源为提高近代物理研究所相关试验平台的性能提供了关键的束流品质保障。

强流高电荷态全永磁ECR离子源LAPECR2的初步调试

研制成功了一台强流高电荷态全永磁ECR(Electron Cyclotron Resonance)离子源LAPECR2(Lanzhou All Permanent Magnet ECR Ion Source No.2)。该离子源在完成磁体装配后已成功在近代物理研究所320 kV高压平台上安装就位,与后束运线完成对接组装。离子源于2005年7月在14.5 GHz实现了第一次成功起弧,并引出较强的混合束流。目前离子源已与后束线以及部分实验终端完成了联调,在实验终端能够获得强流较高电荷态的离子束流。本文将着重论述该全永磁源的结构技术特点和主要参数指标。本文还着重论述了LAPECR2离子源在14.5 GHz微波功率馈入条件下的初步调试结果,在此基础上对束流向实验终端联调的实验结果进行了讨论,着重分析了影响束流引出与传输效率的主要因素。

超导ECR源SECRAL轫致辐射谱的测量

热电子在ECR(Electron Cyclotron Resonance)源中有着非常重要的作用,为了研究ECR源的工作参数(微波功率、磁场等)对热电子的影响,我们对SECRAL(Superconducting ECR ion source with Advanced design in Lanzhou)等离子体在轴向发出的轫致辐射谱进行了系统的测量。从测得的轫致辐射谱中我们得到用来衡量热电子能量的参考量——光谱温度Tspe,并且对ECR源的几个工作参数与Tspe的关系进行了讨论。

轴对称磁场的束流光学及其在ECR离子源中的应用(英文)

带电粒子在轴对称磁场中一边沿着对称轴向前运动,一边绕对称轴旋转。所以横向运动可以分解为两部分:聚焦运动和子午面的旋转。因此,4维横向传输矩阵可以表示为聚焦矩阵和旋转矩阵的乘积。用旋转矩阵和聚焦矩阵重新推导了总的传输矩阵。然后给出了相应的相椭圆系数矩阵来进一步估算从ECR离子源引出束流的发射度.详细地讨论了束流分布函数的二次矩。

超导高电荷态ECR离子源——一个引进、消化、吸收、再创新的典范

<正>由中科院近代物理研究所(简称近物所)承担的中科院知识创新工程重大项目“超导高电荷态ECR离子源”于2006年10月通过技术鉴定。包括方守贤等7位两院院士在内的专家鉴定委员会,审核和认可了由

ECR-SFC轴向注入系统聚束器效率的研究

为了减少目前SFC轴向注入系统中聚束器杂散电场对束流轴向注入效率的影响,提高新系统中SFC的束流俘获效率,参考原始设计,对目前聚束器的电极结构进行了设计改进．两种情况下的聚束器杂散场对注入效率影响的计算表明,改进后0802的聚束效率较目前有较大提高．同时计算了束流空间电荷效应对聚束效率的影响,据此对新SFC轴向注入系统中聚束器的位置进行了重新调整．

高性能全永磁ECR离子源LAPECR2的研制

研制了一台体积和重量都较大、设计性能较高的全永磁电子回旋共振(Electron cyclotron resonance, ECR)离子源LAPECR2(Lanzhou all permanent magnetic ECR ion source No．2)。该离子源将用于中国科学院近代物理研究所320 kV高压平台,为其提供强流高电荷态离子束流。LAPECR2的研制采用全新的全永磁磁体结构设计,通过采用高性能的NdFeB永磁材料、优化的磁结构设计以及精确的计算,实测源体的磁场参数能达到高性能ECR离子源的设计要求。离子源采用较高频率的14．5 GHz微波馈入加热等离子体,波导直接馈入离子源以增强馈入微波的稳定性与效率。此外,还大量采用了一些有利于提高离子源高电荷态离子产额的关键技术,如铝内衬等离子体弧腔、负偏压盘、铝制等离子体电极、三电极引出系统、辅助掺气等。

ECR离子源束流发射度的实验研究(英文)

利用最新自行研制的电扫描发射度探测系统,在ECR离子源上进行了一系列关于ECR离子源引出束流发射度的研究.这套电扫描发射度探测系统安装在中国科学院近代物理研究所(兰州)的LECR3试验平台的束运线上.试验中,通过测量相关参数,研究了磁场、微波、掺气效应及负偏压效应等对引出束流发射度的影响.利用实验所得的结果与关于ECR等离子体和离子源束流发射度的半经验理论,分析推导了离子源各可调参数与ECR等离子体的直接关系,这为分析探索ECR离子源的工作机制提供了一定的参考依据.

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.

ECR离子源高电荷态金属离子产生的MIVOC法实验研究

为满足兰州重离子加速器的实验要求,先后在中国科学院近代物理研究所14.5GHz(LECR2)及10GHz+14.5GHz(LECR3)高电荷态ECR离子源上使用MIVOC(Metallic ion fromvolatile compounds)方法进行了高电荷态金属离子产生的实验研究。主要研究了铁和镍的各种高电荷态离子的产生,具有代表性的是210eμA的Fe11+、175eμA的Fe12+、142eμA的Fe13+、25eμA的Fe16+、64eμA的Ni10+、57eμA的Ni13+、31eμA的Ni15+和15eμA的Ni16+。本文将分别给出两种金属离子产生的多电荷态束流谱图,并对实验装置的安排、实验现象及结果进行讨论与总结。