MW级强流离子源磁场位型特性研究

本项目针对MW级强流离子源的结构，研究磁场位型对提高离子源性能的物理机理，解决强流离子源内磁场位型对离子源运行特性的影响问题，获得强流离子源产生高密度及密度均匀性的等离子体放电的磁场位型及磁场调节方法，使离子源具有高电离效率、高弧效率和高质子比的工作特性，满足优化强流离子源性能的需求。本研究拟通过理论分析和数值模拟的方法，分析不同磁体类型、磁场强度和磁体排布方式在放电室内形成的磁场位型分布，以及对等离子体产生以及束引出的影响，设计可以灵活调节磁场位型的永久磁体装夹具，结合实验研究，确定可以获得高等离子体密度和良好密度均匀性的磁场位型，以及磁场位型变化对离子源质谱的影响，获得较高电离度和质子比的磁场位型分布。分析束引出与引出区磁场位型的关系，寻求有利于离子引出的磁场位型分布，提高等离子体中的离子引出效率，使离子源运行于较高弧效率的工作状态，为强流离子源的性能优化提供理论指导和技术支持。

本项目针对MW级强流离子源的结构，研究了磁场位型对提高离子源性能的物理机理，研究了离子源内磁场位型对离子源运行特性的影响问题，获得了强流离子源产生高密度及密度均匀性的等离子体放电的磁场位型及磁场调节方法，使离子源具有高电离效率、高弧效率和高质子比的工作特性，满足优化强流离子源性能的需求。本研究通过理论分析和数值模拟的方法，编写了永久磁体产生磁场的数值模拟软件，分析了不同磁体类型、磁场强度和磁体排布方式在放电室内形成的磁场位型分布，以及对等离子体产生以及束引出的影响；同时对数值模拟软件进行优化，分析了会切磁场位型对于初始电子的影响，以及热阴极灯丝产生的磁场对于会切磁场位型的影响。在现有实验平台上，进行了磁场位型对离子源运行特性的影响实验研究，获得了一些有益的实验结果，为强流离子源的性能优化提供理论指导和技术支持。