200KeV强流脉冲离子束源.pdfVIP

200keV强流脉冲离子束源 何小平石磊邱爱慈张嘉生吴祖堂 0024) (西北核技术研究所．西安市69信箱13分箱，71 摘要 强流脉冲离子柬技术是当前国簖上较为活跃的珂{宄领域之一．本文分析了自箍缩离 子柬二报管曲垂奉工作原理．介绍了260keV强流脒冲离子束源的基本=f匈成和基本参数估算， 世计了耕∞二桉管．漂移管、真空系垣知斜量系统。目前，垃过改进的脉冲离子震源系统已 完袁设计和加工，正在进行安装调试． 若键谕脉冲离子币，箍缔二桩管．阳极等离于体 一、引言 军髓纪七中年代脉冲功车技术和阳掘等离子俘技宋的发展产生丁强流脉冲离于柬(也 毹、高功墨离子聚HP]B)技木。HP[B最初主鐾廖州了驰动惯性约束核聚变和泵浦准分子激光， 后来转『三)于材料科学曲研究，主要包括材耗表面改性、新材料台成、离子镀膜和粉末冶金 等按术7一-。．HP]B也用来作为辐射源模拟材科的软x射线的力学效应“寸’。NPIB的研究涉及 加速器技术、等离子体物理、核物理和材料科学等学科．是当前国际上较为活跃的研究领 域之一。国内在这方面的研究尚属空白，匿北核技术研究所从1998年初就开始了这方面的 惆研和论证，将200ke、7脉冲电子柬源改成麒挣离子柬源，并取得了初步试验结果。 二、自箍缩离子柬二极管原理 在忒控制电子的一般二极管甲，离子束柬流为 一坐f丝l堡 (}j “9rlnJ d+ 由于横向空闻电荷力力图使离子束散焦，二极管问隙应保持近可能小，通常为几毫米， 同时外加电压必须足够低以避免阴极产生爆炸性的电子发射(小于lOOkv／cm)．在这种情 况下，离子流密度通常碾制在～1A／cm：量级。七十年代中期，等离子体产生新挂术与高压 脉坤功率技术相结合，通过采用各种技术控制或抑制电子在二极管中的流动，可大大提高 二极管的工作电压．从而获得更强的脉冲离子柬。特别是在八十年代脉冲强流离子束替代 ． 电子束在受控热核聚变技术中的应用．避一步推动，离子柬产生技术的发展，目前离子束 露厦可延～MA／cm2量级。 ● HPlB产生的关键技术主要有以下两个方面：1、产生阳极等离子体：2、控制或抑制电 子在二极管口的流动。阳极等离子产生的主要方法有闪络板、等离子体枪、吹气法和电子 求轰击加热阳极等。控制或抑制电子侄二撮管中流动的技术手段有反射三(四)极管、磁 绝缘二极管}1白箍缩二极管、前两种技术手段都需扑加磁场，因而二擞营结构较为复杂， i而箍缩电子‘：离产一强管啊以看n：是磁绝缘一收管晴一钟铜例它是利_L}j康流产生的自磁 场米约康鬯j在二板管中的流动，无需外加碰场，因而结构简单，技术上较易实现。200keV 强流脉冲离子求溏的二极管为自箍缩离子求二搬荷。 利甩箍纯电于柬二极管产生肝IB的技术世艰1Gf，1dsLo】n的人纵横比电子球二极管理 一l74～一 {i目I且冒．。剧一 奢，曼J丘等离子佴形成之后，0电匝脉冲驯赋 鬯手渡丹姑是垂亘j_菩势面流动。当二 幢管雹压继续i二爿．二极管京流超过，强尹电，置，自程场使步f、层电幸鞔道弯曲，形成弱箍缔。 阳极等离子体囡电子轰击阳极表面而形成的．它或发生于低压下第、1阶段，或发生于高压 ：、第一阶段，返主要取鼠于加速嚣的性能：电压上升对问)和阳椒材料。假著阳极等离子 Lc—l r双向渡：假若阳 仁：在第一阶段形成，二极管内电予j=【|离子玩司为；}相对论卟iangrnul {j善高于伟曲’生发生茌第_-二阶苦，曩鬯一fj气道j豆射^l臻‘氍极■。：L．嗣警阳撮等离子体首 乇每天#绳贮彤鼠，逊个W：樱算葛于扫、蔓≯：职二壹垃越吲隙的离≠提供受