强流脉冲离子束辐照铜靶热效应数值研究

摘要

为了研究强脉冲离子束辐照改性铜靶的行为，建立了基于靶室中法拉第杯检测的离子束流密度和离子加速电压时空分布模型；采用蒙特卡罗方法计算了束流在铜靶中的能量沉积，并将这随时间变化的非线性沉积能量作为热传导方程的热源项，计算得到了脉冲期间靶材内部温度场的演化规律。一次脉冲后与液化烧蚀相比，靶材表面较小区域的物质气化烧蚀掉，辐照中心处熔化的厚度最大；气、液化烧蚀厚度随偏离中心位置而减小。当束流密度为300 A/cm2时，中心区域气化烧蚀和液化烧蚀的厚度分别达到0.2微米和1.3微米；脉冲期间热量延纵深方向的传播距离小于2微米。