强流表面电离离子源

本文系统地描述了强流表面电离离子源的工作原理和结构。详细论述了研制该源的技术关键,主要有:电离器材料的选择与成型、电离器的加热问题、蒸汽的分配、流向与控制、非所需电离表面的冷却和离子光学等。该源自1972年研制成功以来,已经应用于大型180°电磁同位素分离器上,它适于分离硷金属和稀土元素的同位素。例如,分离铷元素,其最大引出总离子流达10mA,最大接收总离子流为66mA,平均接收离子流大于25mA。大量结果表明:该源具有强流、聚焦性能好,稳定可靠等优点,并可望推广应用于其它领域。最后,本文还讨论了该源中出现的一些有趣的实验现象,指出了进一步研究的问题。     

强流表面电离离子源

本文系统地描述了强流大型表面电离离子源的原理、结构、主要技术关键以及工作性能。该源已应用于大型180°电磁同位素分离器上,例如对铷元素,其最大引出离子流达120mA,最大接收离子流为66 mA,平均接收离子流在(25～33)mA之内。结果表明,源结构可靠,性能良好,有希望推广应用于其他领域。     

表面电离离子源束引出特性

一、引言表面电离离子源在电磁同位素分离器、质谱计、离子发动机、溅射负离子源等装置中得到了广泛的应用。使用表面源(即表面电离离子源)时,总是遇到离子束的束型问题,即表面源的引出特性问题。表面源由于产生离子的机制不同于气体放电离子源,不存在等离子体“弯月面”。离子发射面是电离器表面,它是刚体,不随引出参数和引出束流的变化而变化。因此,用表面源研究透镜效应和束空间电荷的作用是十分有利的。但到目前为止,还未见到对表面源的引出特性作系统的研究。     

强流ECR离子源研制进展

在国家重点基础研究发展计划（“973”计划）的支持下,开展了嬗变核废料的加速器驱动次临界系统关键技术之一“强流离子源及相关技术”的研究工作,目标是在前期工作的基础上,进一步提高离子源引出流强,改善束流品质,增加系统可靠性。     

表面电离的计算与测量

通过对电离度和表面下离子流密度的计算以及对靶电流和负离子的测量，对诸如钽，铁，钨，镍，铼和铂等高功函数金属表面的电离效率进行比较研究后表明：铁作为一种普通金属同样是较好的电离材料，并对影响表面电离的温度，铯蒸汽压力以及表面功函数进行了讨论。     

860A型高强度溅射离子源的改进

球面电离器的采用使溅射区域缩小到直径～0.75mm;用3根远离溅射区的瓷柱取代原来绝缘阴极的瓷环,可使溅射电压在10kV以内稳定工作。这些改进措施使860A的部分负离子品种的流强提高了近300％,传输效率得以提高,从而为2×1.7MV串列加速器进行大注量高能离子注入改善了条件。     

支持气体对弧放电离子源的有益作用

在弧放电等离子体离子源中,用支持气体改善离子源的工作已有三十年的历史。美国ORNL在Calutron源中引进N_2或惰性气体。1973年Freeman提出,蒸汽未放电时,先用惰性气体帮助放电,直到蒸汽能建立放电时就停止供气。1977年Hudson等报道了用支持气体提高Ne~(6 )流强。但是,支持气体在弧放电离子源中的作用,至今尚未深入研究,     

强流高稳定性高频离子源

本文描述了一个强流高稳定性的高频离子源。它能够在10 kV引出电压、36—40kV束能条伴下给出8mA的离子流。在引出电压为7kV,输出流强6mA的情况下,连续运行八小时,束流的最大变化不超过1.3%;在引出电压为4.5kV,输出流强3 mA的情况下,连续运行120小时后束流下降10%。这一源具有83%的质子比。它已用于我校研制的一台ZF-300 keV小型中子发生器上,并可用于其他高压型粒子加速器和氢离子束实验装置。     

强流双潘宁离子源弧特性研究

针对22cm双潘宁离子源,研究了其弧流与放电调节参数的关系以及二次进气的效果,确定了拉长弧流脉宽、提高弧流强度与稳定性、达成离子源合适工作状态的措施,为获得高品质的弧流提供了依据.离子源弧特性测试研究结果对提高强流离子源的工作性能以实现NBI系统强流准稳态运行有重要的指导意义.     

α—tross He^—离子源的一项新改进

本文叙述对NEC生产的α-tross He~-源的一个重要零件——“Insert”的形状尺寸作出改进,使该源经常出现的一类故障发生的几率大为减少,从而使该源的寿命大大提高。目前经350 h的运行,情况仍然良好(原来寿命平均仅数十h)。     

Calutron离子源大束流的获得

一、引言弧放电离子源广泛应用到大型同位素分离器上。这种离子源的通用性好,几乎适用于元素周期表中的所有元素,而且流强比较大,可以达到几百mA的离子流。因而许多作者都曾对这种离子源进行过深入的理论研究和结构上的改进,使得这种离子源的水平有了很大的提高。     

用于溅射负离子源的透射表面电离器的研制

介绍了１种应用于表面电离型溅负离子源的球面形透射表面的电离器，并阐述了原理。这种电离器可使铯蒸气直接通过，避免了铯蒸气绕射造成电离表面铯原子通量低的缺点，增大了铯离子的产额也使离子源的流强较采用非透射型电离器时提高了５０－８７％。‘     

强流离子源电参数测量系统的电磁兼容设计

为保证强电磁干扰环境下测量系统的正常工作,对基于虚拟仪器的离子源远程电参数测量系统进行了电磁兼容性设计。从电源供电回路、测控信号输入输出通道、通讯网络、接地及屏蔽等方面研究了有关的电磁兼容性问题,并针对调试中的问题改进了设计。现场试验表明,该设计可以有效减少经由共阻抗耦合、供电电源耦合以及空间电磁辐射耦合途径传输的电磁干扰,远程数据采集系统工作正常。     

MEVVA离子源及其应用

综述了ＭＥＶＶＡ离子源在金属硅化物，磁性薄膜，准晶材料和表面复合材料的制备以及电催化，抗腐蚀，抗高温氧化，抗疲劳和磷酸盐玻璃抗风化等研究领域的应用。     

用于同位素电磁分离系统的强流离子源设计

随着我国核科学与核技术的发展，高丰度同位素的产量无法满足市场需求，极大地限制了相关领域的发展。因此，迫切需要发展高产额、高效率的电磁同位素分离装置。离子源作为电磁同位素分离器中的关键部分，其性能直接影响目标同位素的分离与产额。设计了一台2.45 GHz微波驱动的离子源用于稳定同位素电磁分离器的注入，目标是在引出能量40 keV下产生20 emA Xe⁺及5 emA Mo⁺。为了获得高密度等离子体，设计了双线包螺线管产生放电磁场，并通过仿真软件CST微波模块计算优化了高耦合效率的磁场位型和匹配波导。为了产生强流金属离子束，设计了内置放电室坩埚熔化金属氧化物。模拟结果表明：当加热丝电流为70 A时，坩埚温度最高为917℃，可以高效地产生金属钼蒸气，进入放电室进行离化。     

透射型表面电离源的研制

以镍或铂等高功函数金属网为电离材料制成了间接加热式球形表面电离器，用于溅射型负离子源中，正铯离子流达到ｍＡ级，被溅射的负离子流（如Ｐ）分析后可达５０－６０μＡ。透气的电离表面增加了铯蒸汽的流量，避免了流动缓慢区的形成，并减少了污染。     

NEC 14C测量AMS系统离子源升级

为提高样品测量效率,对MC-SNICS多靶位铯溅射负离子源进行了升级改进.改进后的离子源采用球面电离器代替原有的锥面电离器,对供铯系统也进行了比较彻底的改造,通过参数优化,12C-引出流强最大可达近150 μA,比原有离子源提高了1倍以上.流强的提高增加了加速器的束载效应,导致纹波变大,对测量稳定性造成一定影响.通过增加主分析磁铁后的光阑孔径和优化束流传输,可使AMS保持高的测量精度,同时对测量本底未产生大的影响.     

金属真空弧离子源引出强流离子束的数值模拟

为了引出更高强度、更高亮度的铀离子束,以满足重离子研究中心(Gesellschaft für SchwerionenforschungmbH,GSI)重离子同步加速器的需求,本文用三维的计算机程序KOBRA3-INP对金属真空弧离子源(Metalvapor vacuum arcion source,MEVVA)引出强流铀离子束在引出系统和后加速系统中的动力学特性进行了研究,讨论了离子源发射束流密度对引出束性能的影响.结果表明,束流损失主要发生在引出系统和后加速系统之间的漂移区;在假设漂移区束流被空间电荷中和的情况下,模拟结果和实验结果符合;在发射束流密度为180-230 mA/cm2范围内,经后加速的束流强度变化不大.     

痕量锂同位素的热表面电离质谱高精度测量

建立了痕量锂同位素的高精度热电离质谱测量技术。通过双带测量、加入磷酸发射剂及采用预烧处理方法等途径,抑制了分馏效应,提高了痕量锂质谱分析的精度。采用浓缩锂同位素标准样品考察了测量效果,对于100ng锂样品,测量相对标准偏差好于0.086%;对于10ng锂样品,相对标准偏差好于0.90%。