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4MeV静电加速器高频离子源的研制

李涛  
【摘要】: 4MeV静电加速器是生物物理、材料改性、核物理以及离子束生物工程等科研工作的重要工具。 本论文的研究工作就是为配合4MeV静电加速器的研制而开展的。为此,本文简要分析了加速管的封装工艺、绝缘气体成分与压力等因素对加速器性能的影响,介绍了加速器控制系统的设计、调试及抗干扰措施,重点研究了高频离子源物理参数对其性能的影响,研制了一台为加速器提供离子的高频离子源。 本文研制的高频离子源采用电子管推挽式电路、电感耦合方式,振荡频率为20~50 MHz。研究了诸因素对离子源起弧的影响,通过多项措施提高了放电管起弧的可靠性,使振荡器的起弧板压大幅度降低,在500V以上能准确起弧。研究了气压、板压、引出电压、聚焦电压和横向磁场电压对离子源性能的影响。通过试验发现,随着板压的升高,束流增加,当板压为575V左右时质子比有最高值;当气压升高时,束流和质子比都存在最佳值;质子比基本不随引出电压的变化而变化,而束流随引出电压的升高呈二极管的伏安特性;横向磁场可明显提高束流和质子比。同时对这些实验结果进行了理论分析。在上机调试中,又对离子源起弧的可靠性进行了观察和分析,确定了具体的开机程序。 总之,在满足板压575 V、气压7.7×10~(-4) Pa、引出电压1.6 kV和聚焦电压21 kV的条件下,高频离子源能够得到流强为169μA、质子比为88%的稳定离子束流,基本满足了各种生物实验的需要。


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