HL-2A装置中性束离子源引出系统束流分析 被引量：6

1

作者 魏会领 曹建勇 +6 位作者 杨宪福 刘鹤 谢炜民 邹桂清 姜韶风 雷光玖 饶军 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期194-197,共4页

在中性束离子源引出过程中,详细分析了引出束流的产生,这有利于得到更准确的引出功率和引出电极表面的热功率沉积情况。根据HL-2A装置中性束离子源引出电极的电连接方式和束流引出的物理过程,对离子源束流引出过程进行了分析,给出抑制... 在中性束离子源引出过程中,详细分析了引出束流的产生,这有利于得到更准确的引出功率和引出电极表面的热功率沉积情况。根据HL-2A装置中性束离子源引出电极的电连接方式和束流引出的物理过程,对离子源束流引出过程进行了分析,给出抑制极电流产生的主要来源。通过分析放电气压扫描实验中的结果发现:随着放电气压的增加,不同弧放电电流情况下抑制极电流均逐渐增加,且抑制极电流与引出电流的比值近似线性增加。针对引出离子束流经过引出电极的过程建立了物理模型。计算了抑制极电流与引出电流的比值与放电气压的依赖关系,计算结果与实验结果一致,验证了引出束流分析结果的合理性。 展开更多

关键词 中性束离子源 引出电极 引出电流 抑制极电流 放电气压 碰撞截面

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非均匀磁场约束条件下的电子束空气等离子体特性 被引量：5

2

作者 栾希亭 邓永锋 +2 位作者 谭畅 韩先伟 毛根旺 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2032-2036,共5页

为了揭示大气环境电子束等离子体的性质,基于蒙特卡罗程序包Geant4建立了一个包含电离、激发以及轫致辐射等物理过程的计算模型,用于模拟非均匀磁场约束条件下高能强流稳态电子束的输运特性、以及大气环境等离子体的性质。结果表明:非... 为了揭示大气环境电子束等离子体的性质,基于蒙特卡罗程序包Geant4建立了一个包含电离、激发以及轫致辐射等物理过程的计算模型,用于模拟非均匀磁场约束条件下高能强流稳态电子束的输运特性、以及大气环境等离子体的性质。结果表明:非均匀磁场可以有效控制电子束在空气中的输运轨迹,显著降低电子束的发散;随着电子束在空气中行程的增加,电子束能谱开始展宽并向低能区移动;输运装置出口能量损失比电子束射程末端高2个量级,且随着电子束输运距离的增加,等离子体密度降低;等离子体密度的高低与电子束能量直接相关。 展开更多

关键词 电子束 大气环境 等离子体 非均匀磁场 蒙特卡罗

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EAST托卡马克的中性束注入方案 被引量：17

3

作者 胡立群 张晓东 姚若河 《核技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期149-152,共4页

高能中性束注入(Neutral beam injection,NBI)是核聚变装置托卡马克采用的芯部辅助加热和非感应电流驱动主要手段之一。本文介绍了国家大科学工程全超导托卡马克实验装置(Experimental advanced super- conducting tokamak,EAST)上的高... 高能中性束注入(Neutral beam injection,NBI)是核聚变装置托卡马克采用的芯部辅助加热和非感应电流驱动主要手段之一。本文介绍了国家大科学工程全超导托卡马克实验装置(Experimental advanced super- conducting tokamak,EAST)上的高能NBI加热方案及注入器的工程要求,并讨论了中性束在EAST等离子体中的传输等相关问题。 展开更多

关键词 高能中性束注入 束流传输 全超导托卡马克实验装置

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全超导托卡马克中性束注入系统离子吞食器工程设计 被引量：5

4

作者 陶玲 胡纯栋 +1 位作者 谢远来 许永建 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2687-2692,共6页

结合全超导托卡马克中性束注入系统(EAST NBI)的工作原理,采用水冷热测靶形式的离子吞食器回收和测量未被中性化粒子。根据EAST NBI系统对离子吞食器物理特性、空间限制、测量需求及冷却性能等方面的要求,对靶板材料选择、结构设计及布... 结合全超导托卡马克中性束注入系统(EAST NBI)的工作原理,采用水冷热测靶形式的离子吞食器回收和测量未被中性化粒子。根据EAST NBI系统对离子吞食器物理特性、空间限制、测量需求及冷却性能等方面的要求,对靶板材料选择、结构设计及布置等进行了分析,给出了离子吞食器具体设计方案。该方案单侧吸收靶板呈V形结构,单个靶板冷却方式采用内置并联冷却水管结构。根据该方案加工获得了EAST NBI系统离子吞食器装置。仿真和实验校验结果验证了本装置可以满足NBI系统4MW高功率、10s长脉冲的运行要求。 展开更多

关键词 全超导托卡马克 中性束注入 离子吞食器 高热流部件 高功率 长脉冲

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HL-2M装置5 MW中性束加热束线离子源放电室研制 被引量：4

5

作者 魏会领 曹建勇 +6 位作者 余珮炫 邹桂清 周红霞 杨宪福 周博文 罗怀宇 耿少飞 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期123-127,共5页

为了给HL-2M装置建设一条5 MW中性束加热束线,开展了中性束加热用热阴极弧放电离子源放电室的研制。这条中性束束线包含4套80 kV/45 A/5 s离子源,放电室的设计指标为850 A/5 s。首先采用CST软件中的电磁工作室对特定几何结构的放电室会... 为了给HL-2M装置建设一条5 MW中性束加热束线,开展了中性束加热用热阴极弧放电离子源放电室的研制。这条中性束束线包含4套80 kV/45 A/5 s离子源,放电室的设计指标为850 A/5 s。首先采用CST软件中的电磁工作室对特定几何结构的放电室会切磁场进行了模拟计算,得到了会切磁场分布,验证了会切磁场布局的合理性。针对放电室加工工艺和实验过程中局部拉弧等问题,对放电室结构进行了不断改进。放电室侧壁由40列会切磁体改为7圈环形磁体,阴极灯丝结构从灯丝板结构最终改为陶瓷可伐结构,并且在放电室和加速器之间增加了陶瓷屏蔽。在阴极板结构放电室和阴极陶瓷可伐结构放电室内都获得了正常的弧放电。最终定型的放电室采用周边7圈环形会切磁体和陶瓷可伐结构。在定型的放电室内达到了5 MW中性束束线离子源弧放电的指标。弧放电时间接近5 s,最大弧放电电流达到1 000 A。 展开更多

关键词 HL-2M装置 中性束加热 离子源 弧放电室

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EAST中性束穿透损失分析 被引量：2

6

作者 胡纯栋 张为堂 +2 位作者 许永建 刘胜 于玲 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期262-266,共5页

中性束注入(NBI)是托卡马克装置四种辅助加热手段(中性束注入、低杂波、离子回旋段波、电子回旋段波)中加热效率最高、物理机制最清楚的一种等离子体加热技术,是国际聚变界公认的最有效的辅助加热手段之一。为了探究EAST-NBI的穿透损失... 中性束注入(NBI)是托卡马克装置四种辅助加热手段(中性束注入、低杂波、离子回旋段波、电子回旋段波)中加热效率最高、物理机制最清楚的一种等离子体加热技术,是国际聚变界公认的最有效的辅助加热手段之一。为了探究EAST-NBI的穿透损失,通过对穿透损失率产生原理的理论分析,设计了具体硬件电路框图和实验方案,并通过实验验证了理论推导的正确性。具体做法首先通过对离子源束斑内中心点热电偶进行定量标定的方法作为穿透损失计算的标准。通过石墨瓦上热电偶单位能量下的温升与标定热电偶的温升之比来对穿透损失率进行计算。实验结果表明在一定的束能范围内,穿透损失率随着注入束能的增加而线性增长,穿透损失率随着等离子体密度增长呈指数衰减。 展开更多

关键词 穿透损失率 束能 束斑 标定热电偶

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在激光尾场加速中电子密度和初始动量对其自注入及加速的影响 被引量：2

7

作者 刘明萍 陶志鹏 +2 位作者 钟西鹃 陶向阳 刘三秋 《江西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2013年第1期33-36,共4页

利用哈密顿理论给出了等离子体电子在尾场中捕获及其加速与激光、等离子体参量的关系表达式.讨论了等离子体电子密度和初始动量对电子自注入和加速的影响机制.研究结果表明:静止电子不能被尾场捕获并加速,而具有一定初始动量的电子容易... 利用哈密顿理论给出了等离子体电子在尾场中捕获及其加速与激光、等离子体参量的关系表达式.讨论了等离子体电子密度和初始动量对电子自注入和加速的影响机制.研究结果表明:静止电子不能被尾场捕获并加速,而具有一定初始动量的电子容易自注入至激光尾场中并得到加速.等离子体密度越小,激光尾场场强越强,电子将获得更大的能量.2维粒子模拟结果与理论结论一致.所得结果对超强超短脉冲激光尾场加速电子的方案具有理论指导意义. 展开更多

关键词 电子加速 激光尾场 等离子体密度 初始速度

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自注入电子束的加速及其对激光尾场的影响 被引量：1

8

作者 刘明萍 陶志鹏 +2 位作者 陶向阳 涂志军 曹晔 《江西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2014年第1期74-77,共4页

在激光等离子体相互作用中对自注入电子束的加速及其对尾场的影响进行了理论研究.自注入电子束在空泡底部削弱了激光尾波静电场.随着自注入电子束电荷密度的增加,尾波场结构明显改变和空泡纵向变长.随后的鞘层电子须以较高的初始纵向动... 在激光等离子体相互作用中对自注入电子束的加速及其对尾场的影响进行了理论研究.自注入电子束在空泡底部削弱了激光尾波静电场.随着自注入电子束电荷密度的增加,尾波场结构明显改变和空泡纵向变长.随后的鞘层电子须以较高的初始纵向动量才能自注入到不断演化的空泡尾场中.当自注入电子束的库仑场大于空泡内静电场时,该电子束将驱动等离子体尾波场. 展开更多

关键词 电子加速 自注入电子 激光尾波场

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东方超环准稳态中性束注入装置束流限制器结构设计 被引量：1

9

作者 陶玲 谢远来 +1 位作者 胡纯栋 许永建 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第B10期492-496,共5页

束流限制器是中性束注入(NBI)装置中典型的高热流承载部件,用来吸收束通道上发散的多余能量,其稳定运行能力对实现高功率NBI系统安全运行至关重要。结合东方超环准稳态NBI装置的运行要求,本文对该装置束流限制器结构进行了初步设计,并基... 束流限制器是中性束注入(NBI)装置中典型的高热流承载部件,用来吸收束通道上发散的多余能量,其稳定运行能力对实现高功率NBI系统安全运行至关重要。结合东方超环准稳态NBI装置的运行要求,本文对该装置束流限制器结构进行了初步设计,并基于FLUENT软件对偏转系统入口处束流限制器初步结构进行了稳态热分析。分析结果表明,初步设计方案在给定工作条件下能较好满足东方超环准稳态NBI系统(4 MW,脉宽100s)的运行要求。本文研究为东方超环准稳态NBI装置其他典型部件的设计和系统安全运行提供了有益的参考。 展开更多

关键词 中性束注入 高热流部件 束流限制器 结构设计

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高频感应热等离子体中颗粒运动和加热的研究 被引量：1

10

作者 万德成 陈允明 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1995年第6期605-615,共11页

颗粒在热等离子体中运动和加热的研究．有广泛的工业应用价值本文通过颗粒与热等离子体相互作用的计算、给出了颗粒在热等离子体中运动轨迹和加热历程的一些数值模拟结果，为有效控制颗粒的运动轨迹和在高温区的停留时间。

关键词 热等离子体 颗粒 运动轨迹 加热

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用等离子体粒子能谱拟合温度的新方法 被引量：1

11

作者 秦运文 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期49-52,共4页

用最小二乘法拟合等离子体粒子能谱实验数据时 ,通常使拟合函数与实验能谱数据之间的误差平方和极小化。如果将能谱实验数据的对数拟合成直线以求得粒子温度 ,则最好对温度误差的平方和极小化。给出了这种拟合方法的计算公式 ,并对两种... 用最小二乘法拟合等离子体粒子能谱实验数据时 ,通常使拟合函数与实验能谱数据之间的误差平方和极小化。如果将能谱实验数据的对数拟合成直线以求得粒子温度 ,则最好对温度误差的平方和极小化。给出了这种拟合方法的计算公式 ,并对两种不同方法得到的结果进行了比较。 展开更多

关键词 粒子能谱 粒子温度 最小二乘法 误差平方和 极小化 等离子体 托马卡克等离子体诊断

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低真空中高能电子束传输特性的MC模拟

12

作者 栾希亭 邓永锋 +2 位作者 谭畅 韩先伟 毛根旺 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期928-932,共5页

基于Geant4蒙特卡罗程序包建立了低真空条件下高能电子束的输运模型,并用该模型详细研究了电子束在低真空条件的传输特性。结果表明,低真空条件下电子束传输特性与高真空下的有较大差异,环境气体对电子束有散射作用,而磁场可有效约束高... 基于Geant4蒙特卡罗程序包建立了低真空条件下高能电子束的输运模型,并用该模型详细研究了电子束在低真空条件的传输特性。结果表明,低真空条件下电子束传输特性与高真空下的有较大差异,环境气体对电子束有散射作用,而磁场可有效约束高能电子的传输轨迹,最终轨迹是磁场约束作用与环境气体散射作用竞争的结果。对于确定的磁场分布,电子束能量存在一个最佳范围,从而保证电子束的传输特性。 展开更多

关键词 电子束 传输特性 蒙特卡罗

原文传递

强流脉冲离子束辐照混合双层靶的Monte Carlo模拟

13

作者 吴迪 王静 +1 位作者 张建红 宫野 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期423-427,共5页

采用Monte Carlo方法模拟强流脉冲离子束与铝基钛膜双层靶的相互作用.强流脉冲离子束与双层靶材相互作用过程中,随着离子的注入,高能离子束引起涂层原子与基体材料原子之间相互渗透和混合,同时离子能量沉积到靶材内一定深度,并呈规律性... 采用Monte Carlo方法模拟强流脉冲离子束与铝基钛膜双层靶的相互作用.强流脉冲离子束与双层靶材相互作用过程中,随着离子的注入,高能离子束引起涂层原子与基体材料原子之间相互渗透和混合,同时离子能量沉积到靶材内一定深度,并呈规律性的空间分布.这种能量分布影响靶内两种材料的熔化或气化过程,并导致界面物质结合强度发生变化.利用建立的束流模型,计算束流在靶材内的能量沉积和分布状况及界面处级联碰撞对双层靶界面混合区的影响,得出强流脉冲离子束混合双层靶时级联碰撞不起主要作用的结论,离子流密度在100A·cm-2～150A·cm-2时对离子束混合最为有利. 展开更多

关键词 强流脉冲离子束 双层靶 辐照混合 MONTE Carlo

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强流脉冲离子束辐照钨靶温度场演化数值研究

14

作者 吴迪 季长清 +1 位作者 段萍 宫野 《沈阳师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2011年第3期372-374,共3页

强流脉冲离子束(HIPIB)使材料表面气化产生喷发等离子体从而进行薄膜生长、纳米粉的制备等工作。金属钨的熔点高,热导性好,是耐高热流密度防护层最可能的材料。为了研究金属钨在高热负荷下的响应,建立了HIPIB辐照钨靶的考虑相变的非线... 强流脉冲离子束(HIPIB)使材料表面气化产生喷发等离子体从而进行薄膜生长、纳米粉的制备等工作。金属钨的熔点高,热导性好,是耐高热流密度防护层最可能的材料。为了研究金属钨在高热负荷下的响应,建立了HIPIB辐照钨靶的考虑相变的非线性热力学方程,并采用有限元方法数值求解了靶材辐照后的二维温度场演化问题,得到了钨靶温度场的时空演化规律。当离子束流密度为100 A/cm2时,脉冲结束后束流入射中心表层约0.3μm厚的材料熔化,且熔化是从表面开始的,而后因热传导固化;脉冲结束后开始时靶材表面温度急剧下降,而后变得缓慢,温降的梯度在不同时刻均存在峰值,且随时间增加峰值向纵向深度处移动。 展开更多

关键词 强流脉冲离子束 钨 温度场 数值方法

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高能重离子辐照制备SiOC复合材料的研究

15

作者 刘纯宝 赵志明 +6 位作者 王志光 宋银 金运范 孙友梅 刘杰 姚存峰 臧航 《核技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期328-331,共4页

用120keV碳离子注入非晶SiO2薄膜,再用高能Xe、Pb和U离子辐照。注碳剂量范围为2.0×1017—8.6×1017 cm-2,高能离子辐照剂量1.0×1010—3.8×1012 cm-2。辐照后的样品用傅里叶变换红外光谱仪进行系统分析。实验结果显示... 用120keV碳离子注入非晶SiO2薄膜,再用高能Xe、Pb和U离子辐照。注碳剂量范围为2.0×1017—8.6×1017 cm-2,高能离子辐照剂量1.0×1010—3.8×1012 cm-2。辐照后的样品用傅里叶变换红外光谱仪进行系统分析。实验结果显示,高能离子辐照在注碳非晶SiO2薄膜中形成了大量的Si-O-C键和Si-C键。这些Si-O-C结构具有环链、开链和笼链等多种结构形式。随电子能损、辐照剂量或者沉积能量密度的增加,SiOC结构由类笼向环/开链结构演化。对高能重离子驱动产生SiOC结构的机理进行了简单的讨论。 展开更多

关键词 重离子辐照 注入 SIOC

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强流离子束辐照加热过程的数值计算

16

作者 田人和 顾永俶 +2 位作者 贺凯芬 卢武星 张荟星 《北京师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1992年第1期49-54,共6页

考虑瞬态的热传导过程,用有限差分方法计算了强流恒定离子束辐照过程的温度效应.由温升曲线的计算可知,对中等以上的注量率(>10^(13)cm^(-2)s^(-1))来说,快速注入过程都将是非稳态的,由此可知对强流离子束辐照过程进行瞬态热传导分... 考虑瞬态的热传导过程,用有限差分方法计算了强流恒定离子束辐照过程的温度效应.由温升曲线的计算可知,对中等以上的注量率(>10^(13)cm^(-2)s^(-1))来说,快速注入过程都将是非稳态的,由此可知对强流离子束辐照过程进行瞬态热传导分析是必要的.若注量固定,晶片表面温度与离子能量的关系在低能部分(<100keV)很平缓,在高能部分很陡峭,在大注量注入情况下,降低靶座温度以抑制晶片表面温升是可行的方法之一. 展开更多

关键词 离子注入 离子束辐照 加热

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基于多元线性回归模型的中性束质子比分析

17

作者 王艳 刘智民 +2 位作者 焉镜洋 梁立振 胡纯栋 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期46-50,共5页

中性束质子比的高低对其注入等离子体后的加热效果具有重要的影响。实验中,强流离子源的灯丝电压、弧压、进气量等宏观运行参数决定了中性束质子比的大小。以东方超环中性束注入测试台束引出实验为基础,利用多元线性回归模型对引出中性... 中性束质子比的高低对其注入等离子体后的加热效果具有重要的影响。实验中,强流离子源的灯丝电压、弧压、进气量等宏观运行参数决定了中性束质子比的大小。以东方超环中性束注入测试台束引出实验为基础,利用多元线性回归模型对引出中性束质子比进行分析,建立了影响中性束质子比的预测方程,并对该模型的正确性进行了检验。结果表明,中性束质子比可利用以灯丝电压和弧压为自变量的多元线性回归模型进行分析,灯丝电压是影响质子比的关键参数,弧压次之。 展开更多

关键词 中性束注入 质子比 多元线性回归模型

原文传递

EAST中性束注入器束中性化区气流模拟分析

18

作者 韦江龙 谢远来 +1 位作者 梁立振 胡纯栋 《真空》 CAS 2014年第4期75-79,共5页

中性束注入(Neutral Beam Injection)加热是磁约束核聚变装置上主要的辅助加热手段。强流离子束中性化是中性束注入的关键步骤,它直接决定了中性束的注入功率,进而影响对等离子体的加热效果。本文分析了EAST中性束注入器束中性化区的气... 中性束注入(Neutral Beam Injection)加热是磁约束核聚变装置上主要的辅助加热手段。强流离子束中性化是中性束注入的关键步骤,它直接决定了中性束的注入功率,进而影响对等离子体的加热效果。本文分析了EAST中性束注入器束中性化区的气流特性,发展了基于直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法的气流模拟程序,并用于EAST中性束注入器束中性化区的模拟分析和优化设计。 展开更多

关键词 中性束注入器 气流模拟 蒙特卡罗

原文传递

中性束注入RF负离子源的发展及其特性研究 被引量：1

19

作者 管亮 《南华大学学报（自然科学版）》 2011年第3期74-77,共4页

相对于灯丝源,RF源由于不需要维护现在已经成为灯丝源的一个令人感兴趣的替代品I,PP伽兴研究所对RF负离子源的大量的研究工作直接导致了ITER选择RF负离子源作为ITER堆中性束注入系统的离子源.这项工作使用三个实验装置:BATMAN、MANITU及... 相对于灯丝源,RF源由于不需要维护现在已经成为灯丝源的一个令人感兴趣的替代品I,PP伽兴研究所对RF负离子源的大量的研究工作直接导致了ITER选择RF负离子源作为ITER堆中性束注入系统的离子源.这项工作使用三个实验装置:BATMAN、MANITU及RADI,这三个实验装置沿三条线平行的进行不同的研究.实验结果表明IPP的RF负离子源已经达到甚至超过了ITER的要求. 展开更多

关键词 ITER RF负离子源 中性束注入

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HL-2A装置NBI加热束线束光学特性 被引量：5

20

作者 余珮炫 魏会领 +5 位作者 邹桂清 刘鹤 周红霞 杨宪福 周博文 曹建勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期85-89,共5页

中性束离子源束光学特性直接影响中性束注入功率。通过理论计算和实验扫描的方式对引出束半宽度随导流系数的变化进行了研究。理论上,采用IGUN程序对HL-2A装置的三电极引出加速器进行了束元轨迹模拟,采用束几何光学计算程序对高斯束元... 中性束离子源束光学特性直接影响中性束注入功率。通过理论计算和实验扫描的方式对引出束半宽度随导流系数的变化进行了研究。理论上,采用IGUN程序对HL-2A装置的三电极引出加速器进行了束元轨迹模拟,采用束几何光学计算程序对高斯束元进行叠加,得到了在束线量热靶处引出束的1/e半宽度。实验上,在放电气体为氘气,弧放电电流分别为200,300,400A时,对引出高压进行扫描,利用量热靶上的热偶测量了不同位置处的温升,用高斯函数拟合得到引出束的分布和1/e半宽度。理论计算和实验结果都表明,束半宽随着导流系数的增加先减少后逐渐增加。理论计算结果表明不同离子束流下的最佳导流系数值基本不变,而实验上,弧流为200,300,400A时,对应的最佳导流系数分别为1.6,1.7,1.85μP。 展开更多

关键词 中性束加热 束光学特性 导流系数 1/e半宽度

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