多电荷双等离子体离子源

离子注入机、单级静电加速器,各类高能重离子加速器和各种利用离子束对固体等材料进行表面分析(如卢瑟福散射,沟道效应技术等)的装置中均需重离子源,特别是强流(每秒大于10~(13)粒子)多电荷重离子源对提高被加速离子的能量,实现装置的小型化具有重要意义。例如对重离子回旋加速器,被加速离子每个核子的能量直接正比于电荷数Q的平方:     

北京ISOL项目进展

北京ISOL（北京在线分离丰中子束流装置,亦简称BISOL）是由中国原子能科学研究院和北京大学联合提出的一台大科学装置。项目建设包括反应堆与加速器驱动放射性核束离子源、强流氘离子加速器、高功率靶站与核能材料辐照装置、放射性核束后加速器、放射性核束实验站等。装置建设方案已初步确定,装置建成后可产生较国内外现有装置强度高1~2个量级的极端丰中子束流,可开展学科基础前沿放射性核束物理的创新研究,同时兼顾先进核能系统开发和多种核技术应用的需求。     

北京ISOL项目进展

北京ISOL(北京在线分离丰中子束流装置,亦简称BISOL)是由中国原子能科学研究院和北京大学联合提出的一台大科学装置。项目建设包括反应堆与加速器驱动放射性核束离子源、强流氘离子加速器、高功率靶站与核能材料辐照装置、放射性核束后加速器、放射性核束实验站等。装置建设方案已初步确定,装置建成后可产生较国内外现有装置强度高1～2个量级的极端丰中子束流,可开展学科基础前沿放射性核束物理的创新研究,同时兼顾先进核能系统开发和多种核技术应用的需求。     

重离子惯性约束核聚变注入器的最新进展

基于超高强流加速器轰击氘氚球靶可实现可控核聚变,但相关的装置非常庞大,以至于到目前仍不能建造。近年来,随着强流加速器技术的快速发展,尤其是激光离子源和单腔多束型加速器的发展,使得实现重离子惯性约束核聚变成为可能。本文介绍了重离子惯性约束核聚变注入器的新设计,尤其是低能段和中能段单腔多束型加速器的设计,为重离子惯性约束核聚变提供技术支持。     

重离子惯性约束核聚变注入器的最新进展

基于超高强流加速器轰击氘氚球靶可实现可控核聚变,但相关的装置非常庞大,以至于到目前仍不能建造。近年来,随着强流加速器技术的快速发展,尤其是激光离子源和单腔多束型加速器的发展,使得实现重离子惯性约束核聚变成为可能。本文介绍了重离子惯性约束核聚变注入器的新设计,尤其是低能段和中能段单腔多束型加速器的设计,为重离子惯性约束核聚变提供技术支持。     

双等源强流离子束分析

目前所使用的各种离子源,还不能产生具有完全单一荷质比的离子,所以,离子源所提供的离子束是包含多种离子组态的混合束。因此,要把离子加速到高能,就涉及到一个多动量离子束加速系统。在由电磁场(电磁组件)构成的强流带电粒子加速系统中,多动量离子束的加速和聚焦会产生许多缺陷与困难。在强流加速器中,提高所需离子的加速效率,减轻加速器的总负荷,是一个很重要的     

静电加速器离子束杂质成分的测定

静电加速器广泛应用于离子的X射线分析、背散射、核反应和研究离子与物质的相互作用等等。静电加速器的离子由离子源产生,极端部高压进行加速。离子源所产生的离子往往不是很纯净的。为此,通常依靠磁分析器来排除那些被加速而又不需要的离子,并挑选出所需要的离子。但是,磁分析器要区分开那些荷质比相近的离子是十分困难的。在磁分析器所挑选出的离子束中,往往含有一些荷质比相近的其他离子。例如,在选择氘离子源的D~-离子中伴随有H_2~ 离子;相反在选择氢离子源的H_2~ 离子却伴随有D~ 离子。~4He~ 离子中可能伴随D_2~ 和~(12)C~(3 )离子。离子束中的杂质成分往往被人们所忽视,但在有些情况下,却是不容忽视的。例如,在利用D~ 离子分析表面氢含量时,D~ 离子束中含有H_2~ 离子就会直接影响到分析的灵敏度;在研究H_2~ 离子与固体膜相互作用时,H_2~ 离子中含有的D~ 离子的数量大小也会影响到测量的精度;在背散射分析、离子溅射、辐照损伤研究以及核反应截面测量时,有时也不能忽视离子束中的杂质成分。     

应用于离子注入的RFQ加速器

射频四极场(Radio frequency quodrupole,RFQ)加速器是一种非常适于用作MeV级能量离子注入的加速器.它具有束流强、体积小、使用方便、离子源处在地电位,还可同时加速正、负两种离子等优点.本文介绍了RFQ加速器在国际上的发展状况及其基本原理、北京大学研制的1 MeV RFQ加速器的具体结构、性能以及一种新型RFQ-SFRFQ组合加速器的特点.     

用于EBIT装置的小型MEVVA源及其离子注入实验

为给上海电子束离子阱(Electron Beam Ion Traps,EBIT)装置提供低电荷离子,我们研制了小型金属蒸汽真空弧(Metal Vapor Vacuum Arc,MEVVA)离子源,可产生多种金属以及半导体材料的低电荷离子.本文介绍小型MEVVA离子源的特性及其在上海EBIT装置上的离子注入实验.实验结果显示,合理控制注入参数可以使注入并被束缚在EBIT中的离子数密度达到108～109/cm3.     

螺旋管源的离子引出和PIC模拟

离子引出系统的设计通常要求计算机编码的帮助。本文描述了基于配备有三栅引出系统的螺旋管源的实验装置，该装置作为一个离子源使用，介绍了一个基于胞中粒子法（PIC）的数值方法。对于不同的气体，将利用离子源所获得的结果与模拟结果进行了比较并用于证实计算机编码，该数值编码是离子源设计包中的首要组成部分，它涉及到栅的腐蚀和离子束流在靶上的分布。     

串联加速器

串联加速器是静电加速器的一种变形,它能产生能量达12兆电子伏的带电粒子的微安束,同时它可利用比一般静电加速器中更复杂的离子源.图1说明了串联加速器的原理,而图2和图3表示串联     

HI-13串列加速器离子源环境中K本底初探

加速器离子源环境中的K本底是影响AMS测量40K灵敏度的关键因素。实验采用高纯Cu(99.9999%,K含量低于8×10-9)对HI-13串列加速器离子源中的K本底进行了初步调查。在实验中,离子源靶锥由高纯Cu直接制成。靶锥表面经过1h的离子源Cs束溅射后,在加速器低能端和AMS终端分别测量63Cu的     

RFQ加速装置同时加速同荷质比正负离子的理论与实验研究

提出用RFQ加速器同时加速同荷质比正负离子的理论,并利用现有的RFQ加速装置进行了实验验证。初步结果表明：采用这一方法可有效提高RFQ加速装置的载束能力。     

强流溅射源束流杂质的分析和消除

在北京HI-13串列加速器上使用强流溅射源引出某些离子时,总是含有不必要的束流杂质。经详细分析后确定束流杂质主要是由离子源内部一个绝缘套筒造成的。本文对离子源内部结构进行了改进:在靶阴极与阳极之间的绝缘套筒上加上内外金属屏蔽帽,从而降低了束流杂质,提高了束流的纯度和强度。     

15-20mA负氢离子源调试进展

离子源是所有加速器中的最关键部件之一,因离子源能够达到的水平在许多方面限制着整个加速器所能达到的指标。为提高束流流强、改善束流品质,中国原子能科学研究院申请了关于离子源的一个科研项目,该项目在中国原子能科学研究院原有10mA离子源基础上建立负氢离子源,实现束流流强15~20mA。     

原研开发出离子源装置

【日本《原子能视野》 1999年 2月号第 5 6页报道】　日本原子能研究所有效利用核聚变实验装置“JT- 6 0”,成功开发出世界上热功率最大的大型恒定离子发生实验装置。一旦采用此装置 ,就可对一半大小的物体进行数千度的加热。该装置由离子源、加速部分及试验部分构成。其在 10 0 cm× 10 cm的面积上产生的能量比商用反应堆堆芯的最大热负荷还高 1个量级 ,高出相当于 10 MW/m2。原研开发出离子源装置     

CSRe分子离子研究装置低能传输线物理设计

本文完成了CSRe分子离子研究装置低能传输线的物理设计。采用Poisson/Superfish软件对150 kV倍压型高压加速器的电场分布进行了模拟,结果显示,加速器各区域空间电场强度均远低于击穿电场强度限值。利用Beampath程序对离子源引出的分子离子束在高压加速器中的传输进行了模拟,束流包络显示,加速区电场对分子离子束具有较强的聚焦作用,加速管出口束斑尺寸较小。采用Trace-3D程序设计了高分辨能力的磁分析系统和RFQ加速器的注入匹配段。通过Beampath程序的模拟,分析出了质量数为150的分子离子束,并由三单元四极透镜实现了分析束流与直线加速器RFQ的注入匹配。     

加速器-电镜联机的离子光路及其调整方案

离子辐照引起的材料微结构变化是一个复杂的过程,用加速器-电镜联机装置可原位观察载能离子束辐照引起的材料微结构演变.武汉大学加速器-电镜联机装置由1台2×1.7 MV串列加速器、1台200 kV离子注入机和1台200 kV透射电镜组成,通过自行设计的传输系统实现联机.本文介绍联机装置的光路布局,给出了静电加速器离子动力学计算程序LEADS(linear and electrostatic accelerator dynamics simulation)优化计算的结果,提出了两种改进方案,并用LEADS对改造后的加速器-电镜联机中离子运动进行了计算.结果显示,调整现光路二单元四极透镜的同时,在200 kV注入机90°偏转磁铁至电镜之间增加1个二单元静电四极透镜,将提高该系统中离子束传输效率.     

反应堆上产生强流放射性核束的模拟实验装置

正研制了一台反应堆上产生强流放射性核束的模拟实验装置。模拟装置示于图1,模拟装置真空室与反应堆中子管道尺寸一致。模拟装置由真空系统、真空室、加热系统、离子源、导向器、四极透镜、束测单元等元件组成。离子源阴极采用LaB6材料,由加热元件加热发射电子,电子在阴极和阳极之间加速获得能量后在阳极内与原子碰撞将原子电离。离子源位于20kV的电位上,离子通过引出电极引出加速获得20keV的能量。紧跟着离子源,布置了一套XY导向器,然后是两组四极     

高产额中子发生器研制

本文介绍了用于安检辐射成像的高产额中子管及中子发生器装置的主要性能指标和研发设计过程。中子管离子源采用冷阴极潘宁离子源,在引出阴极加磁钢,提高引出离子浓度。离子光学系统采用单电极加速结构,靶端通过外加电阻产生抑制电压,减小靶流,提高中子管工作稳定性。对中子管离子源和靶端通过散热结构设计和利用变压器油进行散热,效果良好。通过对中子管的各项性能参数进行测试,离子流可达50 mA以上,引出束流接近1 mA,中子产额达1.1×10¹⁰s^-1。研发的高产额中子管及发生器装置具有产额高、工作稳定、安全便携等优点,达到了设计目的。