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负离子的产生和出束实验研究

王晓飞  
【摘要】: 离子源是一门具有广泛应用领域的学科,在许多基础研究领域如原子物理、等离子化学、核物理等研究中,离子源都是十分重要不可缺少的设备。北京串列加速器实验室中共有三种负离子源,即双等离子体偏心引出负离子源,锂电荷交换源、和铯溅射负离子源。 国内负离子源研制始于二十世纪八十年代,开展与离子源相关的理论工作较少,尚未见到专门针对特定的离子源讨论源内负离子产生过程和机理的文章。因此,在论文的第一部份,将着重探讨双等离子体离子源、溅射型离子源和电荷交换源内生成负离子的过程、发生的反应以及影响负离子产额的因素等相关理论,这将有利于解释在负离子源出束中遇到现象,解决离子源应用中的技术问题,指导改善负离子源性能。 从某种意义上讲,离子源技术是以实验为主的技术。论文的主要部分是负离子出束实验研究。此部分工作的主要目的有三方面 1.通过实验产生特定的物理研究课题所需的负离子束;2.通过实验获得北京串列加速器研究室迄今为止还没有产生和加速过的负离子种类,这些负离子对应元素的电子亲合势大多接近于零或小于零,负离子难以形成;3.一些在物理实验中曾经使用过的负离子流强需要进一步的提高,通过实验获得这种束流在达到较高流强时的离子源的最佳参数。论文将详细介绍这些负离子的种类、它们的用途,产生负离子所使用的靶材料的选取,实验参数和实验结果。这些实验研究工作,不仅满足了新开展科研课题的急需,而且为串列加速器扩大研究领域打下了基础。 在负离子出束实验中还遇到了束流中含有杂质束的问题,为此我们对源的结构做了改进,在阴极绝缘套筒周围加屏蔽帽,并进行了理论优化设计和出束实验,使负离子束中的杂质束明显减少,改进的结果不仅提高了束流的纯度,而且增加了束流的强度。


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