微型潘宁离子源引出结构计算仿真与设计

摘要

石油勘探测井中小型中子管由于其外径小、内部结构复杂和高中子产额,要求离子源引出的束流在靶上的轰击面积尽可能大.对几种不同的中子管离子源引出结构进行了软件仿真和验证试验.要使中子管在不同靶压下影响减小并稳定工作,需要考虑屏蔽靶压电场对离子源放电的影响;对引出孔结构和离子束流在加速空间的运行轨迹进行计算和仿真,改变离子源引出孔结构能相应调整离子束流在靶上的轰击面积;离子源引出孔由1个大孔改为多个小孔,靶压电场对多孔离子源内部放电基本没有影响,与大扎源相比,离子引出比例低,但稳定性要好,在相同离子流(100μA)情况下,多个小孔管引出的靶流只有1个大孔管的50%左右;而在相同靶流(20μA)和相同靶压下,多个小孔管离子源的中子产额比1个大孔管的离子源的中子产额要高20%左右.计算仿真的结果和试验吻合好,经试验验证其中子管工作稳定,中子产额提高,达到了设计目的.