ECR离子源外电子注入技术研究

使用电子枪对ECR（Electron Cyclotron Resonance）等离子体注入外电子束是继铝衬弧腔、偏压盘之后,对等离子体电子的额外补充的又一种手段,通过向弧腔中注入一定能量与流强的电子束,以期提高引出束流的流强与电荷态。但由于该方法可控参数繁多,经验积累与报道资料都很少,且设计与操作远不如偏压盘等手段简便,故一直未能得到深入研究。通过以三维仿真软件CST粒子工作室对注入到弧腔电子束的运动轨迹的模拟结果为依据、以18 GHz ECR蒸发冷却源为平台,进行了ECR等离子体注入电子束的实验,结果表明:在一定实验条件下,当注入电子束能量超过1 800 eV时,会产生一种引出的离子束流的激增现象。在这个现象中,脉冲与直流的流强均比未注入电子时要高,束流电荷态向高价方向移动,且可通过控制实验条件来控制这种现象。最后对于这种电子并未通过共振面,却能起到提高电荷态与流强的作用进行了分析与讨论,并认为该现象在改善直流束与脉冲束性能的方面都有着积极的意义。The injection of the electron beam into the ECR (Electron Cyclotron Resonance)plasma by electron gun is a new method for the additional supplementary of the plasma electron, following the aluminum chamber wall and the bias plate, we are expecting for the higher current and charge state of the ion beam with it. However, because of the controllable parameter's variety, the lack of the accumulation of experience and data, and the shortage of convenience in designing and experimental practicing compared by biased disk and other means,it has always not been intensively studied. In this article, we take the 18 GHz ECR Ion Source using evaporative cooling technique as experimental platform, do the experiment of injecting electron into ECR plasma base on the simulation result of the electron beam's path in ECR's chamber by the 3D simulation software CST the particle studio. It shows that a pulsing leap of the current of the extracting ion beam appears when the injecting electron's energy is above 1 800 eV. In the mean time, the top of the pulse and the average current of the ion beam rises, the ionization state moves to a higher level. This phenomenon can be turned on and off by controlling the experimental condition. At the last part of the article, we discuss this improvement of the current and charge state of the ion beam despite of the position's missing between the injection of electron beam and the resonance surface, and hold the opinion that this phenomenon is positive to both pulsed and direct beam.     

冷链食品包装箱表面消毒灭菌小型电子帘加速器的研制

研制了冷链食品包装箱表面辐照消毒灭菌成套装置,重点针对装置的核心部件小型电子帘加速器进行设计和调试,应用E-gun电子束轨迹跟踪程序对加速器的束流光学进行了计算,合理设计了栅极和聚焦极形状,获得了对束流包络的理想控制,应用多物理场仿真软件CST进行高压结构优化,使电子帘阴极表面高压区电场分布均匀,降低了打火几率。对电子帘加速器进行了整机调试,针对调试中出现的高压打火现象进行了分析,并给出了结构优化设计方案,使得最终调试主要技术参数达到了140 keV/20 mA,束流不均匀度小于10%。通过了连续8 h稳定性运行测试,达到了工业加速器辐照应用标准。     

DG型电子加速器自校正扫描系统的研制

为了提高DG型电子加速器束流扫描均匀度、解决束流中心偏移、提升束流引出效率,开发了一种既可实现X,Y两相互垂直方向均匀扫描又可以实现束流中心自动对中调节的扫描系统。介绍了扫描磁铁及其电源参数的选取依据,阐述了将扫描磁铁和束流校正线圈进行整体式设计的扫描系统扫描电流成形方式及自动对中电路信号调制过程,包括为提高加速器运行安全性而设计的连锁保护信号。产业化现场使用事实已证明,该系统设计完全达到了设计要求,具有优良的扫描均匀度和长时间工作稳定可靠性。     

特定化合物碳同位素分析系统中的氧化反应装置的研制

通过对比实验,研制了特定化合物碳同位素在线分析系统中连接气相色谱与同位素比质谱的核心部分——氧化反应装置,包括加热系统、氧化反应系统及接口系统,并以特定化合物的碳同位素分析为例,选用天然气工作标准样品,在600～950℃之间选择8个温度点进行了氧化反应实验,表明其碳同位素测定值(δ13C1,δ13C2,δ13C3)随反应温度升高而逐渐趋于稳定,符合氧化反应过程的一般规律.通过对不同碳数(1≤n≤31)烃类样品(工作标准、国际参考标准、天然气及原油样品)的测试,显示碳同位素值(δ13Calkane)的测试精度优于±(0.2～0.5)‰,满足研究需求,并有效降低了分析成本,具有良好的应用及推广价值.     

低能强流电子加速器的研制

中国科学院近代物理研究所在现有DG系列电子加速器技术的基础上,通过改进加速结构,研制了一台低能强流电子加速器,其设计指标为500 keV/150 mA。该加速器采用高压发生器倒置的结构,并增加了中磁圆盘,提高了电能转换效率。采用了较短的加速管结构,有利于强流电子束的传输,同时使加速器整体更为紧凑。加速器束流调试结果为500 kV/170 mA,完全优于设计指标。     

气体同位素质谱与色谱结合分析天然气组成

建立了气体同位素质谱仪结合气相色谱测试天然气组成的新方法.气体同位素质谱仪能够解决色谱中热导检测器TCD分离非烃组分时,出现组合峰、个别峰不能实现基线分离及单个色谱峰有展宽的问题.通过不同方法测试了气体同位素质谱仪的稳定性,其相对标准偏差低于0.2%(n=6).将气体同位素质谱仪测得的非烃组分数据与色谱仪测得的烃类气体...     

冷链食品包装箱表面消毒灭菌小型电子帘加速器的研制

研制了冷链食品包装箱表面辐照消毒灭菌成套装置,重点针对装置的核心部件小型电子帘加速器进行设计和调试,应用E-gun电子束轨迹跟踪程序对加速器的束流光学进行了计算,合理设计了栅极和聚焦极形状,获得了对束流包络的理想控制,应用多物理场仿真软件CST进行高压结构优化,使电子帘阴极表面高压区电场分布均匀,降低了打火几率。对电子帘加速器进行了整机调试,针对调试中出现的高压打火现象进行了分析,并给出了结构优化设计方案,使得最终调试主要技术参数达到了140 keV/20 mA,束流不均匀度小于10%。通过了连续8 h稳定性运行测试,达到了工业加速器辐照应用标准。     

气相色谱-稳定同位素质谱法测定溶解无机碳碳同位素

选用NaHCO3配制了浓度分别为0.24、1.19、2.38和4.76 mmol/L的溶解无机碳(D IC)溶液,经过1h、4h、8h和24h不同平衡时间,建立了一种分析D IC碳同位素的方法。不同浓度的D IC样品与其母质NaHCO3的1δ3C值之间的差值仅为(0.2~0.5)‰。通过对照组的实验结果和对空气CO2的碳同位素测试与研究,证明此方法可有效避免实验过程中大气等物质对样品的污染,确保实验结果的准确性。     

大功率高压电子加速器能量脉动测量

电子加速器能量脉动的大小是影响电子加速器稳定可靠运行的重要因素之一。利用R-C串联方法测量能量脉动的结果说明电子加速器的能量脉动测量存在磁场干扰。采用有限元法数值计算了电子加速器中高压发生器结构改动前后的磁场干扰值的大小,通过对高压发生器结构的改,最后测量到较真实的能量脉动系数。说明用这种高压发生器的三相电子加速器所产生的能量脉动系数可以满足电子加速器正常工作的要求,可以确定能量脉动系数太大不是加速器在强流工作时稳定性变差的主要原因。 he Ripple coefficient is one of the important factor for the stability of industrial high voltage electron accelerator. Accelerator can’t work well when the ripple coefficient is high. The increment of the measured ripple values becomes very large with the increase of the accelerator load current. From the simulation with finite element method of high voltage generator,we found that the leakage magnetic field was the most important reason for the results of ripple measurement. The ripple was measured after changing the frame of the high voltage generator to suppress the leakage magnetic field. It can be concluded that the actual value is acceptable to the accelerator and the measured high ripple coefficient is not the reason of malfunction of this high power electron accelerator.     

带有局部源的非局部扩散方程组的Fujita现象

本文研究了一类带有局部源的非局部扩散系统$u_t=J*u-u+a(x)v^{p}$, $v_t=J*v-v+a(x)u^q$的柯西问题,首先根据是否存在全局解建立了Fujita曲线$(pq)_c=1+\max \{p+1,q+1\}$,也即证明了:如果$1(pq)_c$时,则既存在全局解,也存在非全局解.然后我还根据初始值在无穷远处的衰减率建立了第二临界曲线.