关于氢氦同轴离子注入机离子源的研究

【摘要】核电站的长期安全运行极大程度依赖于核材料性能。核材料的特殊性体现在辐照效应和辐照催生效应。反应堆材料中嬗变产物(主要是氢和氦)与中子所致的位移损伤往往按特定比例同时产生,单离子束辐照不能观察到氢、氦与位移损伤的协同作用。世界核电强国都在兴建能同时模拟位移损伤和氢、氦协同作用的三离子束辐照装置。在这种背景下,厦门大学开展了世界上首台三离子束与透射电子显微镜联机设施的建设。该设施由一台400kV的离子注入机,一台50kV氢、氦同轴离子注入机,一台300keV高分辩透射电子显微镜和一台3MV串列离子加速器连接组成。该联机装置利用低能(10-50keV)离子注入机将氢、氦离子与产生位移损伤的中能重离子(400keV)通过两根管道同时引入透射电子显微镜,以模拟反应堆堆芯材料中因辐照效应而造成的显微结构转变。低能氢、氦同轴离子注入机离子源是联机设施的重要组成部分。与其它离子源相比,潘宁离子源的主要特点有：能在低气压下稳定工作,供电系统和自身结构相对简单,有较长的工作寿命,是以被用作氢氦同轴离子注入机的离子源。本文对氢氦同轴离子注入机所用潘宁离子源的各项性能进行了较为详细的实验分析,并且探究了离子源的两个阳极分别施加电压对离子源引出束流质谱的影响。本文通过研究各项参数与离子源性能之间的规律发现：适当高的磁场强度有利于降低离子源的工作气压。该离子源的引出束流强度随气压的升高而升高,随放电电压的升高先增加后减小；引出束流中的H+2含量在84%～91%范围内,并且随放电电压升高有一定程度的降低,随气压的升高有一定程度的升高；引出束流的张角随引出电压升高逐渐降低。当改变离子源两个阳极的放电结构后,放电电压对离子源的放电特性没有显著变化,引出束流中H2+；的含量随放电电压的变化与未改变阳极电压结构相比,变化幅度略有降低,但总的含量有微小的提高,这种放电结构改变对离子源的影响为探究进一步提高离子源引出性能提供了参考。在此基础上,我们确定适合离子源工作的放电参数,以获得工作稳定,束流强度大、品质好的离子束流,在600至750V的放电电压及0.043ml/min至0.20ml/min的进气量下,离子源可获得20～100μA的稳定离子束流。
【作者】吴亚召；
【导师】王鲁闽；崔保群；
【作者基本信息】厦门大学，核科学与工程，2014，硕士
【关键词】潘宁离子源；放电参数；束流质谱；

【参考文献】
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