Rod-pinch二极管箍缩特性的数值模拟

采用UNIPIC程序模拟Rod-pinch二极管(RPD)的工作过程,重点研究阳极等离子体和二极管结构参数对电子束箍缩的影响。模拟结果表明,在不考虑阳极离子流作用情况下,RPD无法在较低电压下(2MV)实现箍缩;当阳极离子流达到一定值后,进一步增加阳极表面发射离子流密度对二极管总电流和阳极杆尖端电流密度影响很小;阴极不同表面发射电子束的箍缩效果不同,各表面同时发射电子时,后表面发射的电子束箍缩效果最好,其次是中间表面,前表面最差;增大阴极厚度不能显著缩短电子束实现箍缩的时间。给出了阳极杆伸出阴极平面距离和阴阳极半径比等参数的选取范围,对模拟计算与实验结果间的偏差作出了解释。     

1 MV杆箍缩二极管辐射特性实验研究

依据现有的实验室驱动源能力建立杆箍缩二极管（RPD）粒子模拟计算模型,获得了工作电压为1 MV的RPD电参数特性及电子、离子时空分布特性,并设计了RPD实验装置。在1 MV驱动源平台上开展了实验研究,实验中采用B dot、D dot、热释光剂量片和SiPin二极管测试了RPD电流、电压、辐射剂量和光脉冲信号,分析了RPD电参数及X射线辐射特性。结果表明,阳极采用1.5 mm钨时,1 MV电压下1 m处辐射剂量约1 R,并得出剂量与电压Ud、电流Id的关系式D(R=1 m)=120U1.55d∫Iddt;二极管阻抗范围为26.4~36.7 Ω,空间电荷限制阶段平均阻抗下降率大于2 Ω/ns,磁绝缘阶段平均阻抗下降率小于0.5 Ω/ns;光脉冲宽度较电压脉冲宽度约缩短20%~30%,与电压、电流的关系为∝IdU1.55 d。实验测试的剂量和光脉冲信号结果与拟合计算式计算结果符合较好。     

强流相对论性电子束二极管的实验研究

强流相对论性电子束加速器上二极管的作用是将脉冲电磁能转变成电子束的能量。电子束的发射和聚焦过程是在二极管里完成的。本文介绍了我们在二极管实验研究中得到的部分结果。     

阴极测试电子枪结构的设计、试验及改进

阴极测试方法对阴极发射性能评价有着较大影响.本文介绍了一种热阴极性能的电子枪结构测试方法.我们自主设计研制了阴极测试电子枪结构,并采用该测试系统对几种覆膜浸渍钡钨阴极(M型阴极)的电子发射性能进行了初步测试.试验结果表明采用这种阴极性能评价系统是十分有利的.同时根据初步试验的问题,以及对测试结果的分析,对该电子枪结构作进一步的设计改进.     

强流脉冲离子束产生的实验研究

分析了箍缩反射离子的工作原理，实验研究了二极管结构参数对其电参数的影响。在200kV加速器装置上获得了最大峰值2.lkA、脉宽约20ns、束能5．5J的离子流，最大离子产生效率达到6.2％。     

高功率HCN波导激光器研制

主要叙述为HL-2A装置多道远红外(FIR)激光干涉仪而设计研制的一台高功率cw HCN分子波导激光器。按照337μm波导激光器定标定律选算出输出功率大于400 mW的HCN激光器几何结构参数(放电长度5.6 m,波导放电管内直径φ6.3 cm)。讨论了获得连续稳定输出的运行参数范围和大体结构。对激光器整体做了综合考虑,诸如热阴极采用了发射电流密度大的LaB_6材料,用殷钢棒稳固谐振腔长的光桥结构以及精确腔准直平移的全反射镜端机械调节结构,送排气管道的半定量估算等。给出激光器运行参数的初步调试实验结果。     

Calutron离子源放电中的反常电子

一、引言热阴极弧放电的基本特征是热阴极发射电子,在形成等离子体后,阴极前建立一个厚度约为几个德拜(Debye)长度的双鞘层。由于等离子体的高电导率,其中不能存在强的电     

基于CFBR-Ⅱ堆中子辐射场的硅整流二极管辐照效应试验研究

以中国第Ⅱ号快中子脉冲反应堆(CFBR-Ⅱ)为试验平台,采用高功率稳定和多注量点拟合的试验方法测定了典型硅整流二极管的中子辐照实验损伤常数,验证了硅整流二极管的中子辐射损伤规律。试验结果表明:以正向压降为观测效应参数的硅整流二极管对于CFBR-Ⅱ堆泄漏中子能谱的试验损伤常数在3~4×10-15 V.cm2范围,硅整流二极管正向压降随中子注量的变化近似遵从指数增长规律。     

AXUV光电二极管探测器在聚变装置HL-2A热辐射测量系统上的应用

介绍应用pn结光伏效应制成探测器的光电探测原理及一种新型的AXUV光电二极管.中国环流器2号A(HL-2A)装置上利用新引进的AXUV光电二极管研制的热辐射测量系统成功地测量了该托卡马克装置中的热辐射损失.AXUV光电二极管探测器具有量子效应高、灵敏度高、响应快、抗电磁干扰能力强等优点;在实验中性能稳定,不易受干扰,并有很高的时间、空间分辨能力.     

磁场对磁绝缘离子二极管性能的影响

基于等离子体的爆炸发射模型，用自洽的2—1／2维胞中粒子(PIC)模拟方法研究了磁场对强脉冲磁绝缘离子二极管性能的影响。给出了外加磁场为0—2Bcrit、二极管峰值电压为300kv情况下，二极管间隙中电子和质子的轨迹、二极管束流Id、阴极发射电子在阳极上损失的电子流密度je和在阴极引出质子束流密度jp随时间的演变过程。讨论了磁场对虚阴极、二极管阻抗和二极管能量转换效率等的影响。     

“晨光号”加速器二极管辐照面积和寿命提升技术

“晨光号”强流脉冲电子束加速器是我国最早的脉冲功率装置之一,当前该加速器承担的课题日益多元,机时愈发紧张。为拓展实验用途,着眼于提升辐照面积、阴阳极寿命和实验频次,以“晨光号”油介质传输线为前级,采用弱箍缩设计、Ta Al复合叠靶等方法,研制了一种工作于090~200 MV的长寿命弱箍缩二极管。该二极管具有良好的抗热 力学损伤特性,工程稳定性好、维护工作量小。与原二极管相比,辐射场由聚焦型变为前向型,在维持峰值剂量率量级（108 rad/s）不变的情况下,辐照面积由10 cm2提升至80 cm2,不换靶连续工作炮数由2~4发提升至70发,且30 min即可进行1次实验。     

宽范围高精度电子枪控制系统的研制

本文针对"1.2 MeV/10 mA高频高压型电子加速器及束线"项目中钨丝阴极热发射电子枪的控制需求,在了解了系统组成和工作原理的基础上,采用三极式平板热阴极发射电子枪,阴极材料使用钨丝,灯丝加热电源由发电机供电,引出电压从加速管电极分压获得。通过设计一种基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的控制系统,实现了电子枪引出1μA～50 mA 4个数量级范围的直流电子束。该控制系统采用PLC作为设备控制器,LabVIEW软件作为用户界面,通过通信协议(Object Linking and Embedding for Process Control,OPC)接口实现控制软件与设备控制器的通讯。实验测试表明,系统具有可靠稳定、灵活高效等特点。     

热阴极微波电子枪中建场瞬态过程的研究

通过对热阴极微波电子枪中建场瞬态过程的研究，在考虑了阴极发射电流的Ｓｃｈｏｔｔｋｙ效应等因素的基础上，给出了建场过程的微分方程及电子能量增益与耦合度的关系式。并以用于北京自由电子激光器的多腔热阴极微波电子枪为例，给出了其最佳耦合度以及建场过程的计算结果     

“晨光号”加速器二极管辐照面积和寿命提升技术

“晨光号”强流脉冲电子束加速器是我国最早的脉冲功率装置之一，当前该加速器承担的课题日益多元，机时愈发紧张。为拓展实验用途，着眼于提升辐照面积、阴阳极寿命和实验频次，以“晨光号”油介质传输线为前级，采用弱箍缩设计、Ta-Al复合叠靶等方法，研制了一种工作于0.90～2.00 MV的长寿命弱箍缩二极管。该二极管具有良好的抗热-力学损伤特性，工程稳定性好、维护工作量小。与原二极管相比，辐射场由聚焦型变为前向型，在维持峰值剂量率量级(10~8 rad/s)不变的情况下，辐照面积由10 cm~2提升至80 cm~2,不换靶连续工作炮数由2～4发提升至70发，且30 min即可进行1次实验。     

Ir—Ce合金阴极及其应用研究

重点研究了粉末冶金法制备Ｉｒ－Ｃｅ（铱－铈）合金阴极过程中压制压力和烧结温度对发射性能的影响，建立起了一套稳定的制备工艺。试验得到Ｉｒ－Ｃｅ掺Ｗ阴极在１７５３Ｋ时的发射电流密度达１２．４Ａ／ｃｍ２，电流密度保持为１．７Ａ／ｃｍ２，发射试验稳定达１５０ｈ。从机理上验证了它是一种高温大发射电流的发射体。试验还表明Ｉｒ－Ｃｅ阴极具有良好的抗中毒能力。作为应用研究，测量了该阴极在热阴极微波电子枪中的发射性能，微波腔场强约１０ＭＶ／ｍ，工作温度１９１３Ｋ，零场发射电流密度为１０Ａ／ｃｍ２，最大发射电流密度达２１Ａ／ｃｍ２，在２０２０Ｋ时计算零场发射电流密度可达４２Ａ／ｃｍ２。     

低流速下涡流二极管单向性实验研究

为研究氟盐冷却高温堆(Fluoride-salt-cooled High temperature Reactor,FHR)非能动余热排出系统的控流装置——涡流二极管在低流速下的性能参数,建立了实验装置,测试了在水工质下由3D打印尼龙材料涡流二极管的单向特性,并由实验结果得到相同结构尺寸的涡流二极管在FliBe工质下的压降值。研究结果表明,本文实验流量范围内测得的涡流二极管单向性随雷诺数的增加不断升高,最大值为23。正向流动阻力系数随雷诺数的升高不断降低,反向流动阻力系数随雷诺数的增大先增大后降低。研究结果还表明本文研究的涡流二极管结构不适用于小功率氟盐冷却高温堆非能动余热排出系统的设计。     

γ射线二极管寿命提升关键技术实验研究

本文通过分析γ射线二极管的物理过程,对二极管的阴阳极材料和结构进行了改进,并在强光一号装置上进行了实验验证。实验结果表明,通过采用深槽结构的黄铜阴极和多层阳极靶可显著降低强光一号装置二极管的阴极烧蚀、溅射沉积污染及阳极的热-力学损伤。改进后的阴极至少可重复使用3发次,阳极至少可重复使用4发次。实验结果为建设中的大面积脉冲γ射线辐射装置二极管的研制和实验效率提升提供了新技术途径。     

兰州高能电子成像实验平台电子束团长度测量研究

为提高高能电子成像的时间和空间分辨率,实验需低能散、低发射度、短脉冲的高品质束流。本文利用相干渡越辐射能谱分析法测量基于热阴极微波电子枪的高能电子成像用直线加速器的电子束团长度。通过用迈克尔逊干涉仪测量太赫兹辐射能谱,利用自相关曲线拟合法得到电子束团长度。实验结果表明,当束流宏脉冲峰值强度约为24 mA,即电荷量约为15 pC时,电子束团均方根长度约为0723 5 ps。另外,用Kramers Kronig(K K)相位分析法可重建一种可能的电子束团纵向分布。电子束团长度测量的研究可优化束流品质,对后续高能电子成像实验有重要的参考意义。     

离子初始能量及其对二极管空间电荷限制流的影响

给出了双向流二极管中阳极发射离子获得初始能量的几种方法，从理论上研究了离子初始能量对二极管内空间电荷限制电子电流、离子电流的影响，并与离子初始能量为。情况下的空间电荷限制电子电流、离子电流进行了比较。     

碳纳米管场发射X光源测控系统设计

现有的X射线源多采用热阴极,工作温度高、功耗大、不易实现多个阴极的集成和可编程控制。本实验室研制的新一代基于碳纳米管冷阴极场发射X光源系统,可以突破传统热阴极X射线源的上述缺陷,同时为CT系统实现高时间分辨,减少辐射剂量提供新的路径。针对新制备的CNT阴极场发射性能测试的需求,利用Lab VIEW软件平台设计了碳纳米管场发射X光源测控系统,该系统进行多次试验检验运行稳定可靠、自动化程度高、操作简便,能够实现对X光源的可编程控制,为稳定CNT阴极发射电流、提高阳极电压、材料老化提供可靠的测控平台。