ECR离子源主要参数对离子束流影响的研究

摘要

电子回旋共振(ECR)离子源具有工作寿命长、束流强度大、性能稳定、无极、耐腐蚀、能在低真空下工作等优点，所以在许多领域得到广泛应用，现有的一台高产额中子发生器采用的就是ECR离子源。 ECR离子源实验台结构复杂，部件较多，动态参数测量困难，其参数之间又相互影响。初步实验已证明这些因素严重影响了ECR离子源束流的大小和稳定，甚至导致无束流现象。在初步实验基础上对ECR离子源部分部件进行改进；对ECR离子源主要参数(微波功率，气体压强，磁场，等离子体密度，束流强度)进行测量，研究主要参数与离子束流之间的规律，利用得出的规律来调整ECR离子源的工作状态，获得稳定，束流大，品质好的离子束流。本论文主要研究内容和成果如下： 介绍了电子回旋共振原理；ECR离子源的工作原理；低温等离子体的产生的形式；ECR离子源实验台的结构。 对微波功率，真空系统，放电室的磁场，离子束流的测试方法进行分析；利用朗谬尔探针(发射探针和单探针结合)对ECR等离子体进行了初步的诊断研究。 对ECR离子源微波传输主要结构如矩形过渡波导、微波输入窗进行了分析和模拟计算，对微波输入窗的厚度进行了改进；对本实验ECR离子源的磁镜结构进行了改进；对本ECR离子源的真空系统和自动控制系统进行了分析。 研究和分析了离子束流和微波功率的关系；研究和分析了离子束流和放电室的真空度的关系；研究和分析了离子束流和磁场分布的关系；优化各种主要参数得到ECR离子源工作在最佳状态下的参考值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题选取的依据和目的

1.2国内外研制现状

1.3论文的章节安排

第二章ECR离子源

2.1电子回旋共振(ECR)原理

2.2 ECR离子源工作原理

2.3低温等离子体的产生

2.4 ECR离子源实验台结构

2.5本章总结

第三章ECR离子源主要参数测量和调试

3.1微波功率测试方法和调试

3.2真空系统测试方法和调试

3.3放电室磁场的测量和分析

3.4等离子体参数测量

3.5本章小结

第四章ECR离子源主要部件结构分析和局部改进

4.1 ECR离子源的微波功率

4.1.1 ECR离子源中微波功率的作用

4.1.2微波传输的主要特性

4.1.3矩形过渡波导

4.1.4微波输入窗

4.1.5微波输入窗的改进

4.2 ECR离子源的磁场

4.2.1 ECR离子源中磁场的作用

4.2.2约束磁场的结构

4.2.3 ECR离子源简单磁镜结构的改进

4.3 ECR离子源的真空系统

4.4自动控制系统

4.5本章小结

第五章ECR离子源主要参数和离子束流之间关系

5.1空载时微波入射功率与反射功率的关系

5.2微波功率与离子束流得关系

5.3气体压强与离子束流的关系

5.4 ECR离子源调试主要参数优化值

5.5本章总结

第六章总结和展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果