静电加速器高频离子源引出电极的光学设计

高频离子源管道式引出电极的几何参数对束流引出具有重要影响。本文通过建立束流最佳引出数学模型 ,对引出电极的几何参数进行了离子光学计算 ,确定了适合引出H ,N ,Ar 等多种束流的引出电极合适的几何参数 ,并综合气耗、束流强度等因素设计了用于 5 5MeV静电加速器高频离子源的引出电极。理论计算和实验表明了该设计方法的有效性     

静电加速器高频离子源引出电极的光学设计

高频离子源管道式引出电极的几何参数对束流引出具有重要影响。本文通过建立束流最佳引出数学模型，对引出电极的几何参数进行了离子光学计算，确定了适合引出H^ ,N^ ,Ar^ 等多种束流的引出电极合适的几何参数，并综合气耗、束流强度等因素设计了用于5.5 MeV静电加速器高频离子源的引出电极。理论计算和实验表明了该设计方法的有效性。     

用于静电加速器的高频离子源的设计和调试

研制了一台高频离子源 ,通过实验调试取得了引出电压、聚焦电压及放电气压对引出束流影响的变化曲线 ,从而获得高频离子源的最佳工作条件 ,并测定了引出束流的束径包络     

小型磁偏转质谱计离子源性能参数的模拟研究

离子源是磁偏转质谱计的核心,离子源的聚焦和离子引出效率对其工作性能有着重要影响。采用SIMI-ON-3D 8.0软件建立了应用于小型磁偏转质谱计的电子轰击型离子源模型,计算了离子的运动轨迹,采用相空间分析方法,得到静电透镜聚焦处离子的位置聚焦半径和速度聚焦半径,分析了离子源各参数对聚焦和离子引出效率的影响。研究结果表明当S和α狭缝分别加负偏压时,离子束在运动过程中能够两次聚焦,从而得到很好的聚焦性能和引出效率,为离子源优化设计提供重要的理论依据和实验指导。     

射频ICP离子源设计研究

本介绍了射频（RF）感应耦合等离子体（ICP）离子源的设计研究。对RF ICP的结构、离子流的引出以及离子流的均匀性、中性化和射频匹配网络进行了研究。     

小型磁偏转质谱计离子源设计与验证

离子源是质谱计的"心脏",其很大程度上直接决定了质谱计的灵敏度、分辨率等主要性能指标,因此需要对其结构和供配电关系等精心设计。针对空间环境探测应用目标,开展了小型磁偏转质谱计离子源的设计、仿真分析和试验测试。阐述了离子源的设计结构、供配电关系以及仿真分析和试验验证情况。通过分析得到了电压参数对离子束引出能力和束发散角的影响结果,通过试验验证了离子源的主要性能指标和抗力学环境能力满足设计要求。     

精密电极结构实现小间隙大气压辉光放电离子源

分析了电极结构精密度对大气压辉光放电稳定性的影响,设计并加工了一套高装配精度的线-筒型离子源.内外电极直径分别为0.16mm和4mm.当电压达到-3.5kV时电晕放电开始发生,放电电流波形为典型的特里切尔脉冲;当电压升高至-4.5kV时放电电流变为直流,表明进入辉光状态.通过放电电流波形可以清晰地观察到从电晕放电到辉光放电的过渡过程,并分析了其物理过程.放电实验表明,该装置可以稳定地实现大气压辉光放电,放电电流与施加电压成正电阻特性,而电极之间的电压在放电电流增大的情况下保持不变.这些放电特性与典型的低气压辉光放电一致.放电电流可达毫安量级,电离度较高,可有效提高检测灵敏度.质谱实验表明该离子源可以很好地离子化甲酸、乙酸、苯酚、苯甲酸等化学物质.     

射频ICP离子源设计研究

本文介绍了射频 (RF)感应耦合等离子体 (ICP)离子源的设计研究。对RFICP的结构、离子流的引出以及离子流的均匀性、中性化和射频匹配网络进行了研究。     

汞离子微波频标光学设计

汞离子微波频标利用汞灯进行抽运,可实现小型化,同时具备体积小、指标高的优势,未来可在卫星导航、深空探测和守时中得到广泛应用。为了提高抽运效率及降低噪底,需要进行汞灯光学设计,使抽运光通过四极阱中心与囚禁离子充分作用的同时减少与真空腔及四极杆的反射。首先提出遮挡光源法和非等比例放大法两种光学设计方法。然后介绍了两种设计方法的具体设计过程和设计结果,并比较了两种光学设计方法汞灯的能量利用率。最后利用非等比例放大法进行光路优化设计,并完成了物理系统信号探测实验。实验结果表明：采用该光学设计方案,汞离子光微波双共振跃迁信号幅度提高了20%以上。     

中子管射频离子源放电特性仿真研究

国外射频离子源中子管的中子产额已经达到10¹⁴ n/s,明显优于潘宁源中子管。为了深入了解用于中子管射频离子源的放电特性,从射频感应耦合等离子体的放电原理入手,建立用于氢气放电模拟研究的理论模型。设计中子管射频离子源几何结构,运用麦克斯韦方程组在理论上推导了等离子体放电过程中影响粒子密度的因素。结合Comsol软件中的二维轴对称的电感耦合等离子体模型,采用单一变量法,通过仿真实验得到了线圈匝间距、线圈匝数、线圈直径、线圈功率和放电气压等参数对H⁺密度分布和大小的影响。总结出H⁺在不同参数下的变化规律,得到了一些有价值的结论,为优化中子管射频离子源的实验参数和结构设计提供重要依据。     

用于薄膜制备的射频宽束离子源的设计

采用射频宽束离子源进行离子束辅助镀膜可以获得高性能的光学薄膜,已越来越得到人们的共识.本文对射频感应线圈的匹配、起弧及三栅离子光学的关键技术进行了重点考虑，并获得了稳定运行的高性能离子源.     

射频磁控溅射中离子输运的计算机模拟

采用射频辉光放电等离子体壳层模型和蒙特卡罗法 ,模拟了射频磁控溅射镀膜中工作气体离子 (Ar+)的输运过程 ,得到了离子到达靶面时的入射能量、角度和位置。模拟结果 :对靶材溅射的离子主要来自于溅射坑上方的等离子体区域 ,初始离子的位置分布可通过靶材溅射坑的形貌拟合得到 ;离子的能量主要集中在壳层电压附近 ,离子大多数以垂直入射。模拟与实际相符 ,可用作进一步模拟离子对靶材溅射时的输入参数。     

基于霍尔离子源的小型化电推力器仿真设计

市场化、小型化将成为中国商业遥感卫星发展的主流趋势,但与之相应的小型化推进系统是制约小型商业遥感卫星应用的一大因素。从上述原因考虑,本文以现有技术相对较为成熟的阳极层霍尔离子源装置结构为基础,通过粒子网格结合蒙特卡罗碰撞方法的数值仿真手段,对不同结构的小型化装置放电性能进行预测,分析影响装置工作性能的关键因素,最终得到装置小型化设计依据,为适用于小型化商业遥感卫星的电推力器提供又一种选择。针对小型化霍尔推力器装置的数值仿真计算结果显示,装置结构小型化设计的难点在于由放电区域缩小造成的放电效率和工作性能的下降,可以通过增强内外磁极之间磁场或延长电子在内外磁极间振荡路径来解决上述问题。     

高电压阳极层霍尔离子源三维数值仿真与设计

对于阳极层霍尔离子源装置本身, 宽能、大束流、低气耗及低污染等指标是新一代装置的研发方向。基于拓宽装置放电电压范围的考虑, 针对装置现有结构, 进行了三维数值仿真建模。在现有装置的结构设计基础上, 对装置磁路及结构设计进行修改, 从而实现了对装置工作性能的提高。改进后的阳极层霍尔离子源放电电压范围在原有基础上扩展了50%以上, 放电电压上限可以达到3000 V。改进后的装置在高电压、低气压、小电流的放电条件下运行稳定, 仿真结果对装置的实际加工制造具有一定参考意义。     

聚焦离子束系统中微波离子枪的束光学特性研究

通过实验和数值模拟研究了聚焦离子束系统中微波离子枪的离子束光学特性，该离子枪由微波等离子体源和Orloff-Swason引出透镜组成。该透镜除了广泛用于场致发射离子枪外，在等离子体源情况下，也能获得很好的离子束光学性能。     

用于中子管的微波离子源放电特性的仿真研究

微波离子源作为一种无阴极离子源,与潘宁离子源相比具有电离度高、形成的等离子体密度高、寿命长等优点。为了深入了解用于中子管微波离子源的放电特性,根据微波离子源的放电原理,设计中子管微波离子源的几何结构和所需磁铁的结构。结合Comsol多物理场仿真软件中的二维轴对称的AC/DC模块和微波等离子体模块,采用控制变量法,通过仿真实验探究了放电气压、微波输入功率、放电腔室大小以及放电腔室外壁材料对电子密度的影响,总结了电子密度在不同参数下的规律,将为中子管微波离子源的实验和设计提供重要支撑。