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低能强流脉冲离子束的发射度与离子比测量

当今RFQ加速器已成为离子加速器发展的一个热点,在放射性核束加速装置,散裂中子源和加速器驱动洁净核能系统等重大科学工程以及小型加速器中子源等方面得到广泛应用。本论文介绍了国内外和北京大学重离子物理研究所在RFQ加速器及相关的ECR离子源、LEBT、发射度测量等方面的研究进展。目前北京大学重离子物理研究所正在研制基于RFQ加速器的中子照相装置,这就要求ECR氘离子源可在额定引出电压下引出足够强的束流,且具有高的D~+离子比和低的发射度;并要求LEBT具有高的传输效率。因此需要对其中的关键问题进行研究,包括各项因素对离子源引出束流的流强、发射度和D~+离子比的影响,以及这些参数经过LEBT传输后的变化;微波功率源调制对离子源引出束流的发射度和D+离子比的影响等。本论文主要围绕强流RFQ加速器、ECR离子源以及低能束传输系统进行实验研究,侧重建立强流脉冲离子束发射度和离子比的测量和数据处理方法,并对作为RFQ加速器的注入器的ECR离子  (本文共161页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国工程物理研究院
中国工程物理研究院

天鹅绒阴极强流多脉冲发射特性研究

天鹅绒阴极能够产生高亮度强流电子束,并且成本低、使用方便,在强流高功率单脉冲电子束装置中得到了广泛的应用。然而,在兆赫兹猝发多脉冲条件下的发射特性如何未见系统报道。在本论文所开展的研究中,建立了一台能够产生猝发强流多脉冲电子束的功率源及真空二极管,利用该装置,通过实验研究了天鹅绒阴极在强流猝发多脉冲条件下的发射特性。研究得到如下结论:在猝发多脉冲工作模式下,天鹅绒阴极仍具有强流发射能力,发射电流密度可以达到100A/cm~2。同时在实验中观测到,在多脉冲发射条件下,阴极面发射不均匀,也不稳定。通过对前人研究工作的总结,及对本研究中观察到的一些实验现象的分析和解释,得到天鹅绒阴极产生强流电子束的机理是场致等离子体发射的基本观点,提出天鹅绒阴极产生强流电子束过程有三个中间过程,即尖端场致发射过程、纤维上吸附气体离析和离子化过程及在外加电场作用下自由电子引出过程。阴极等离子体对于论文中所研究的真空二极管状态影响起主要作用。决定阴极等离...  (本文共118页) 本文目录 | 阅读全文>>

吉林大学
吉林大学

强流脉冲电子束作用下金属材料的微观结构状态

强流脉冲电子束(HCPEB)是近年来出现的一种新型材料载能束表面改性技术,并受到材料科学工作者的广泛关注,在脉冲电子束轰击材料的瞬时过程中,较高的能量(108-109 W/cm2)在非常短的时间内(几纳秒到几微秒)作用在材料的表层,造成材料表面极为快速的加热和冷却,甚至使材料表层熔化、蒸发并快速凝固,在此过程中诱发的应力场能够引起材料表面快速而强烈的变形,从而造成特殊的改性效果;另外,由于脉冲时间极短,因而有可能观察到材料遭受辐照后结构缺陷的不同阶段的形态,进而观察由点缺陷聚集形成的缺陷簇结构生长过程中不同阶段的形态,揭示各种缺陷结构的性质及演化规律,从而更加深刻地理解材料的表面改性机制和辐照损伤特性。本文利用Nadezhda-2 强流脉冲电子束装置,对低能、强流脉冲电子束作用下部分体系金属材料的微观结构状态进行研究。进而对HCPEB 表面改性后表面熔坑的形成机制、碳钢表面纳米化与非晶化即亚稳相的形成机制、应力波的产生与传播以及...  (本文共155页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

强流脉冲离子束与靶材相互作用的数值研究

强流脉冲离子束因其自身的诸多优越性,在材料领域里越来越受到重视。不同能量密度的束流因与靶作用效果不同而用来进行不同的研究目的,较低的可以直接用于改性,较高时既可以用来改性又可以用来沉积薄膜及制备纳米粉。如何针对不同的靶材控制工艺参数达到实现不同的目的,需要从理论上进行指导,不能仅凭经验确定,因而建立有效的数值方法来解决这一非线性问题是非常必要的。紧密结合我们三束材料改性国家重点实验室从俄罗斯引进的TEMP型强流脉冲离子束(IPIB)加速器,根据拟合实测磁绝缘二极管(MID)电压波形以及采用法拉第筒检测的离子流密度建立了相应的物理模型,研究了IPIB辐照靶材过程中二次电子发射问题,提出了混合离子束发射二次电子模型,对IPIB辐照期间产生的二次电子的演化及其形成的电场的演化等问题进行了研究。发现对喷发等离子体起定向及加速作用;研究了辐照过程中热力学效应,建立了烧蚀过程的一维、二维模型,对Ti靶的烧蚀过程进行了数值计算,给出了烧蚀斑痕...  (本文共90页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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强流脉冲离子束辐照材料表面烧蚀作用研究

利用TEMP-6型和ETIGO-Ⅱ型强流脉冲离子束(High-Intensity Pulsed Ion Beam-HIPIB)装置分别产生加速电压为300kV,脉冲宽度为70-80ns,束流密度为60-500 A/cm~2,能量密度为1-12J/cm~2和1MV,50-60 ns,1500 A/cm~2,~90 J/cm~2的HIPIB,通过金属材料、石墨及氧化物涂层烧蚀特性的实验研究,揭示了烧蚀表面形貌和相结构的变化规律,结合表面烧蚀过程的理论计算,进一步探明了HIPIB与材料相互作用机理。依据HIPIB辐照的表面烧蚀作用,拓展HIPIB在材料表面改性方面的应用。采用100-200 A/cm~2,1-5次和1500 A/cm~2,1-3次的HIPIB辐照金属Ti的实验研究发现,表面微观几何不均匀性,如微凸、镶嵌碎屑等的选择烧蚀而产生液滴喷射,造成了100 A/cm~2条件下表面形貌以烧蚀坑为主:辐照强度增加到200 A/cm~...  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国工程物理研究院
中国工程物理研究院

强流直线感应加速器故障诊断与性能评估技术研究

强流直线感应加速器LIA(linear induction accelerator)是庞大而复杂的系统,是大型爆轰实验不可缺少的测试手段,要求有很高的可靠性和稳定性。开展强流LIA故障识别和诊断,整机稳定性和可靠性进行预测评估的研究,对提高系统可靠性有着重要意义。对这方面的研究,国外正在积极进行,而国内还是空白。论文对强流LIA故障诊断和性能评估进行了尝试和研究,并取得了有应用价值的结果。在研究方法上,论文从强流LIA电测脉冲信号处理入手,研究了小波分析方法对单次、非平稳的快脉冲信号在去噪声、突变点检测、时间间隔测量等方面的应用;针对强流LIA物理机理复杂,难于建模等特点,论文提出基于小波包分析与神经网络技术结合的故障诊断方法,初步建立了强流LIA的故障诊断、性能评估系统。信号突变点检测和时间间隔测量是强流LIA测试信号处理的重要内容。论文在分析了信号奇异性指数基础上,给出了针对不同的加速器信号突变点检测适合的小波函数,实现了在...  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>