用于医用回旋加速器的负氢离子潘宁源的仿真与实验研究
发布时间：2020-12-18 02:32
内置式冷阴极潘宁负氢离子源为11MeV小回旋加速器提供负氢离子源。相对于其它类型的离子源,该离子源具有结构紧凑、无需复杂的注入段、束流纯度高、束流发射度低、从加速器中引出方便等优势。但是,与传统离子源相比,它在具备这些优势的同时,由这些优势带来的放电条件不同、气体流量大、阴极烧蚀严重等问题,给它的优化设计工作带来了很大困难。就目前的实际使用情况来说,离子源对加速器性能的限制主要在于其运行寿命太短,为了保证在离子源引出束流足够大的前提下,提升源的寿命,需要在物理与工程上进行更深入的研究。此工作通过计算离子源工作的真空环境,得到源内气压为4 Pa量级。然后根据源内的工作气压及其它工作参数对其等离子体各特征参数进行估计判断,参照实验室条件下放电的特征尺度与特征时间,判断出源内各物理过程对实际放电的影响,并得出对于本离子源,可以使用磁流体方程组对离子源进行描述。由磁流体模型结合气体的放电方程式,建立了离子源放电的计算机模型,在此模型中,电子的运动遵循磁流体方程组,离子运动遵循动量守恒方程,并根据模型对离子源内电荷的分布、反应的发生、宏观参数对放电的影响进行了分析。在以上理论工作的基础上,对离子...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１潘宁离子源放电腔基本结构剖面示意图??
图２．１氨气的帕邢曲线??气体的击穿电压与其余参数间的关系可Ｌ义用帕邢曲线来描述（图２．１），帕邢曲线的??
磁场方向与离子源轴线严格平行，电荷在等离子体内运动无碰撞。??离子源内形成等离子体时，强磁场从离子源轴线方向穿过，源内形成稳定等离子体??后电场分布的侧视图如图２．２所示，在放电区域内，带电粒子在电磁场中的运动速度Ｖ??可Ｗ分解为Ｈ个分量构成：??Ｖ?＝?Ｖ？＋Ｖｒ＋Ｖ，．?（２．３２）??其中，Ｖ。表示粒子垂直于离子源轴的角向速度分量，Ｖ，表示粒子垂直于离子源轴也、的径??—?４?、？?－?ｆｆ．?．?ｉｗ－ｆ?／－？／－．?ｔ?ｏＶｒ??———．—．?？?？？一?一一?戸一?一—?一一式?．、—一？?一－?—？?—？?－－?—？?—?？一一—■???—－■、一＿－，■－?－?—?－?１Ｃ?１＿１?Ｘ｜／７?Ｉ?人Ｉ?ＪＫ?Ｙ＊??————?一一．，—心ｗ——?一一—?一―?—－、?，一一？?一？?一？一一?－?？?—？一?—？?＇？ｗ?一?—?一？?—?一一一?一－－?ＭＩＪ?Ｔ／Ｖ?Ｉ?Ｋ?＾?Ｔｑｉ??Ａ、、、？一？■？？Ｖ、、＊－、＊？、（－？－■一?一一一?一－－?■?－？?八■、■—?－??图２．２离子源内形成等离子体后电场分布侧视图??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁场引起的潘宁离子源阻抗变化研究[J]. 陈宇航,龙继东,刘尔祥,石金水. 强激光与粒子束. 2016(04)
[2]中子管用潘宁离子源氢负离子产生机理及实验研究[J]. 黄继鹏,乔双. 强激光与粒子束. 2014(02)
[3]Transient Behavior of Negative Hydrogen Ion Extraction from Plasma[J]. 蓝朝晖Institute of Fluid Physics,China Academy of Engineering Physics,彭宇飞,杨振,龙继东. Plasma Science and Technology. 2013(09)
[4]Effect of H- ion extraction on a plasma sheath under an external weak magnetic field[J]. 蓝朝晖,彭宇飞,杨振,龙继东. Chinese Physics C. 2013(05)
[5]A preliminary study of a negative hydrogen PIG-type ion source for the compact cyclotron[J]. 杨振,龙继东,董攀,王韬,魏涛,何小中,张开志,石金水. Chinese Physics C. 2012(10)
[6]负氢潘宁型离子源的束流引出测量[J]. 王韬,杨振,董攀,龙继东,李勤,何小中,张开志. 强激光与粒子束. 2012(10)
[7]Penning型负氢离子源诊断[J]. 董攀,龙继东,杨振,王韬,何小中,张开志. 强激光与粒子束. 2011(09)
[8]潘宁离子源研究概述[J]. 万瑞芸,谈效华,肖坤祥,金大志. 机电工程技术. 2009(09)
[9]15—20mA负氢离子源的设计与加工[J]. 贾先禄,张天爵,吕银龙,姚红娟,陈荣范,钟俊晴,宋国芳,林军. 中国物理C. 2008(S1)
[10]离子源引出系统研究[J]. 陈立华,崔保群,蒋渭生,李爱玲. 中国物理C. 2008(S1)
博士论文
[1]负氢离子源研究[D]. 林树豪.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
本文编号：2923176
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１潘宁离子源放电腔基本结构剖面示意图??
图２．１氨气的帕邢曲线??气体的击穿电压与其余参数间的关系可Ｌ义用帕邢曲线来描述（图２．１），帕邢曲线的??
磁场方向与离子源轴线严格平行，电荷在等离子体内运动无碰撞。??离子源内形成等离子体时，强磁场从离子源轴线方向穿过，源内形成稳定等离子体??后电场分布的侧视图如图２．２所示，在放电区域内，带电粒子在电磁场中的运动速度Ｖ??可Ｗ分解为Ｈ个分量构成：??Ｖ?＝?Ｖ？＋Ｖｒ＋Ｖ，．?（２．３２）??其中，Ｖ。表示粒子垂直于离子源轴的角向速度分量，Ｖ，表示粒子垂直于离子源轴也、的径??—?４?、？?－?ｆｆ．?．?ｉｗ－ｆ?／－？／－．?ｔ?ｏＶｒ??———．—．?？?？？一?一一?戸一?一—?一一式?．、—一？?一－?—？?—？?－－?—？?—?？一一—■???—－■、一＿－，■－?－?—?－?１Ｃ?１＿１?Ｘ｜／７?Ｉ?人Ｉ?ＪＫ?Ｙ＊??————?一一．，—心ｗ——?一一—?一―?—－、?，一一？?一？?一？一一?－?？?—？一?—？?＇？ｗ?一?—?一？?—?一一一?一－－?ＭＩＪ?Ｔ／Ｖ?Ｉ?Ｋ?＾?Ｔｑｉ??Ａ、、、？一？■？？Ｖ、、＊－、＊？、（－？－■一?一一一?一－－?■?－？?八■、■—?－??图２．２离子源内形成等离子体后电场分布侧视图??１７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁场引起的潘宁离子源阻抗变化研究[J]. 陈宇航,龙继东,刘尔祥,石金水. 强激光与粒子束. 2016(04)
[2]中子管用潘宁离子源氢负离子产生机理及实验研究[J]. 黄继鹏,乔双. 强激光与粒子束. 2014(02)
[3]Transient Behavior of Negative Hydrogen Ion Extraction from Plasma[J]. 蓝朝晖Institute of Fluid Physics,China Academy of Engineering Physics,彭宇飞,杨振,龙继东. Plasma Science and Technology. 2013(09)
[4]Effect of H- ion extraction on a plasma sheath under an external weak magnetic field[J]. 蓝朝晖,彭宇飞,杨振,龙继东. Chinese Physics C. 2013(05)
[5]A preliminary study of a negative hydrogen PIG-type ion source for the compact cyclotron[J]. 杨振,龙继东,董攀,王韬,魏涛,何小中,张开志,石金水. Chinese Physics C. 2012(10)
[6]负氢潘宁型离子源的束流引出测量[J]. 王韬,杨振,董攀,龙继东,李勤,何小中,张开志. 强激光与粒子束. 2012(10)
[7]Penning型负氢离子源诊断[J]. 董攀,龙继东,杨振,王韬,何小中,张开志. 强激光与粒子束. 2011(09)
[8]潘宁离子源研究概述[J]. 万瑞芸,谈效华,肖坤祥,金大志. 机电工程技术. 2009(09)
[9]15—20mA负氢离子源的设计与加工[J]. 贾先禄,张天爵,吕银龙,姚红娟,陈荣范,钟俊晴,宋国芳,林军. 中国物理C. 2008(S1)
[10]离子源引出系统研究[J]. 陈立华,崔保群,蒋渭生,李爱玲. 中国物理C. 2008(S1)
博士论文
[1]负氢离子源研究[D]. 林树豪.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
本文编号：2923176
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/2923176.html
