兰州电子回旋共振离子源(LECR3)实验平台辐射场测量

目的考虑到兰州电子回旋共振离子源(LECR3)实验平台个别薄弱环节可能泄漏Χ射线,给工作人员造成不必要的照射,对其辐射场Χ射线进行了测量。方法首先使用FD-71A和FJ-347A两种量程不同的便携式仪器对LECR3离子源运行中辐射场巡视一遍,找出剂量率较高的部位,确定累积测量点位,然后使用LiF(Mg,Ti)-100M热释光探测器进行累积测量。结果根据测量结果分析,仅源体尾部存在薄弱环节,泄漏出较强的Х射线。结论应采取局部屏蔽防护措施,使其剂量率达到尽可能低的水平。

高电荷态ECR离子源——LECR3

研制成功了一台新的高电荷态ECR离子源,该离子源主要为原子物理实验提供各种高电荷态离子束流,是基于中国科学院近代物理研究所14.5GHz高电荷态ECR离子源设计建成的,同时在该离子源中应用多种有利于提高束流强度的技术,设计时考虑到采用双频加热,试图通过试验双频加热模式来提高高电荷态离子的产额,并设计建造了一套束流聚焦分析系统,以提高电荷态分辨率和束流传输效率。

双频加热的LECR3离子源设计及初步的调试

研制成功了一台新的ECR(ElectronCyclotronResonance)离子源LECR3(LanzhouECRNo .3)。该离子源能为原子核物理与表面物理研究提供高电荷态离子束流 ,LECR3的设计主要基于IMP(InstituteofModernPhysics)的 14 .5GHzECR离子源 (LanzhouECRNo .2 ) ,但采用了双频加热、波导直接馈入微波功率及铝制等离子体弧腔等新技术和新方法。另外 ,LECR3的弧腔容积比LECR2的大 ,增加可注入的微波功率 ,可有效地增加引出的高电荷态离子束流的强度。虽然增大了弧腔的内径 ,但仍然保持径向六极磁铁在弧腔内壁上产生最大磁场强度与LECR2的同样大小。

Measurements of bremsstrahlung spectra of Lanzhou ECR Ion Source No. 3 (LECR3)

In order to diagnose the electron cyclotron resonance (ECR) plasma, electron bremsstrahlung spectra were measured by a HPGe detector on Lanzhou ECR Ion Source No. 3 at IMP. The ion source was operated with argon under various working conditions, including different microwave power, mixing gas, extraction high voltage (HV), and so on. Some of the measured spectra are presented in this article. The dependence of energetic electron population on mixing gas and extraction HV is also described. Additionally, we are looking forward to further measurements on SECRAL (Superconducting ECR Ion Source with Advanced design at Lanzhou).

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.

强流高电荷态Pb离子束的产生与优化研究(英文)

随着原子物理及表面物理研究的发展,高电荷态金属离子束的需求日益增多.近来,在中国科学院近代物理研究所14.5GHzLECR3离子源实验平台上,以炉子法产生的铅离子束作为研究对象,进行了一系列ECR离子源关键参数(如:磁场、炉子功率、掺气等)影响高电荷态铅离子束产额的实验研究,在此基础上,调整优化了LECR3离子源的状态参数,从而获得了强流高电荷态铅离子束18eμA207pb30+和6.7eμA207pb37+.

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。

电偏转扫描法测量高电荷态ECR源发射度

成功地研制了一套适合于低能离子束流发射度测量的电偏转扫描探测器 .对该探测器的原理和结构作了较详细的描述 ,并给出该探测器对兰州近代物理研究所高电荷态ECR源LECR3引出离子束流发射度的测量结果 .典型结果为 :在引出高压为 15 .97kV ,引出束流为 190 μA时 ,O4 +水平发射度 (x方向 )为 137πmm·mrad ,垂直发射度 (y方向 )为 12 0πmm·mrad(包括 90 %束流 ) .最后 ,对测量结果作了一些分析和讨论 .

Research on metallic ion beam production at IMP

Since 1998, many experiments for metallic ion production have been done on LECR2 (Lanzhou ECR ion source NO.2), LECR3 (Lanzhou ECR ion source NO.3) and SECRAL (Superconductiong ECR ion source Advanced design in Lanzhou) at Institute of Modern Physics. The very heavy metallic ion beams such as those of uranium were also produced by the plasma sputtering method, and supplied for HIRFL (Heavy Ion Research Facility in Lanzhou) accelerators successfully. During the test, 11.5e mu AU(28+), 9e mu AU(24+) were obtained. Some ion beams of the metal having lower melting temperature such as Ni and Mg ion beams were produced by oven method on LECR3 too. The consumption rate was controlled to be lower for Mg-26 ion beams production, and the minimum consumption was about 0.3mg per hour. In this paper, the main experimental results are given. Some discussions are made for some experimental phenomena and results, and some conclusions are drawn.

ECR离子源发射度探测器的研制

成功研制一套适合于ECR离子源引出束流发射度测量的探测器ESS（Electric-SweeP Scanner）。该探测器主要由测量探头、机械驱动装置、计算机控制及数据获取系统组成。ESS探测器所采用的测量方法是双狭缝加电扫描法，具有速度快、精度高，能够比较直观的反映束流的发射度相图、相空间密度分布等特点，是目前ECR离子源引出束流发射度测量的有效手段。本论文对发射度探测器ESS的原理、结构及物理和技术设计作了较详细的描述，并给出了相应的设计图纸及数值模拟结果。最后，利用Ess探测器对LECR3（Lanzhou No.3）离子源引出的04＋离子束的发射度作了初步测量。当04＋引出束流为343μA日寸，初步测量所得水平方向的发射度为227mm·mrad（约90％束流），并给出了相应的束流发射度相图和束流相空间密度分布。

强流高电荷态离子的产生和传输研究

本文对ECR离子源强流高电荷态离子的产生、金属离子的产生、强流多电荷态混合离子束的传输做了深入细致的研究。设计建造了一台全新的高电荷态ECR离子源-LECR3（兰州第三台高电荷态ECR离子源），该离子源的目标是产生强流高电荷态离子，设计上应用了多种提高高电荷态离子产额的关键技术：采用了高磁场模式；在保证弧腔内壁处径向磁场的前提下尽量增大弧腔的内径；使用铝制等离子弧腔；应用负偏压技术；新的微波馈入方式。经过调试和优化，其结果达到了国际同类离子源最好水平，其中O7+和Ar11+的束流强度为240eμA，O6+为780eμA，Xe26+为90eμA，Xe30＋也有6eμA。目前该离子源已经投入原子物理实验平台供束近两年。进行了金属离子产生的研究，并且成功地为加速器提供了5种金属离子。设计了一种结构紧凑的微小型金属加热炉，经过调试和优化，用炉子加热法在离子源上产生了多种金属的高电荷态离子，其中Ca11+可以达到140eμA，针对该种炉子的缺点又设训一了一种高温炉；用MIVOC（Metallic Ionfrom VOlatile Colnpounds）法调试了镍和铁的离子，其中Fe13+的束流强度为140eμA，为目前国际同类离子源最好水平。提出了一种全新的研究低能强流多电荷态混合离子束传输的方法，包括理论和实验两部分，理论上采用蒙特卡罗方法来模拟离子的传输轨迹，考虑电荷交换和空间电荷效应的影响，自行编写了MCIB计算程序，并进行了初步计算；实验上采用单丝和Wien-Filter探测技术来监测混合束的传输路径和某一截而上的各不同元素种类和不同电荷态离子的密度分布，做了初步实验，并且对计算结果和实验结果做了比较和分析，给出了该类束流的传输特性。