ECR离子源主要参数对离子束流影响的研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 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