中子管微波离子源的微波吸收效率

在强流中子管微波离子实验系统中,通过实验确定了微波吸收效率与磁场分布及气压的关系,当微波源输出功率在300－500W最佳状态时,微波吸收效率都在90％以上,最高达到100％。     

一台14.5GHz新型高磁场高电荷态ECR离子源

自行研制成功一台14.5GHz新型高磁场高电荷态电子回旋共振(ECR)离子源.描述了该离子源结构特点、参数优化及其磁场分布,并给出了调试测量结果.该离子源轴向磁镜场在轴线上的最高磁场可达1.5T,六极永磁体在弧腔内表面磁场可达1.0T.经初步调试,可得到0⁷+140eμA,Ar¹¹+185eμA,Xe²⁶⁺50eμA.所得结果与1998年国际上最好的ECR离子源进行了比较.     

4 MV静电加速器调试中出现的问题及解决方案

 4 MV静电加速器由高压系统、离子源及束流系统、控制系统和气体系统四部分组成。调试中出现了离子源不起弧、加速管破裂、控制系统失灵和输电带输电能力降低等技术问题,分析了出现这些问题的原因,然后分别采取了相应的措施加以解决：变换工作流程,在每次关机前先把引出电压降为零,开机时等离子源起弧后再把引出电压升到预定值;对过渡法兰进行车加工,重新封装;对高压端的控制设备采取屏蔽措施,在输入、输出端使用TVS二极管,对控制软件进行抗干扰设计;对绝缘气体进行循环干燥等。调试出了流强为100 μA、能量在3 MeV以上的稳定质子流。     

首次使用核反应法鉴别JUNA深地加速器A/q=2的束流种类

JUNA团队计划利用CJPL所提供的极低本底条件和400 kV高压平台上2.45 GHz ECR离子源产生的毫安量级束流首次在天体物理能区对关键核反应进行直接测量。实验需要10 emA的质子束流和He+束流以及2 emA的He2+束流。使用2.45 GHz离子源产生毫安量级的He2+束流是离子源制造的难点。由于离子源分析磁铁分辨能力有限,无法区分He2+和H+₂离子,本文首次使用核反应法对离子源产生的A/q=2的束流进行了鉴别,结果显示,JUNA项目2.45 GHz ECR离子源无法产生毫安量级的He2+束流。该研究成果为JUNA项目离子源的设计提供了重要的参考依据。JUNA团队另外研制了一台微波频率为14.5 GHz的ECR离子源并成功产生2 emA的He2+束流来满足实验需求。     

ECR源低能强流高电荷态离子束四维发射度测量仪的研制

为全面研究ECR（Electron Cyclotron Resonance）离子源引出的高电荷态离子束流品质,获取ECR离子源引出离子束流的横向四维相空间分布,提高向加速器的注入效率,中国科学院近代物理研究所研制了一台高精度Pepper Pot型发射度测量仪PEMiL（Pepper pot Emittance Meter in Lanzhou）。根据使用需求,利用KBr晶体喷涂技术取代传统的CsI闪烁体成像技术,解决了束流光斑重叠效应,获得了边界清晰的束流图像;并开发了相应的数据处理分析程序,以分析处理得到的束流横向四维相空间分布。利用PEMiL获得了75 keV,170 eμA的O5+束流横向四维发射度。分析结果表明:PEMiL测量分析后的束流发射度结果可靠性高,荧光屏电荷累积效应造成的发射度差异不超过25%,PEMiL可作为ECR离子源引出离子束流品质诊断的有效装置。     

利用密度反馈实现离子源长脉冲放电

 介绍了等离子体密度对离子源放电的影响,为了获得长脉冲放电,采用朗缪尔探针测量等离子体密度并反馈调节离子源放电。基于朗缪尔探针测量,设计了控制部分硬件与软件构架,建立了离子源等离子体密度反馈控制系统,并成功地应用于离子源等离子体放电实验,通过反馈调节实验进气,得到了长达4.5 s的长脉冲放电,为中性束注入稳态运行提供了依据。     

气相色谱-电子轰击离子源质谱法分析卷烟和烟叶中29种农药的残留

开展了卷烟和烟叶中有机氯、有机磷和拟除虫菊酯3类29种农药残留的气相色谱-电子轰击离子源质谱(GC-EI/MS)的分析方法研究。优化与选择了卷烟和烟叶样品的前处理条件,样品经正己烷-丙酮(体积比为1∶1)混合提取剂超声提取、Florisil硅土和中性氧化铝双净化剂固相萃取柱净化、二氯甲烷-正己烷(体积比为95∶5)混合洗脱剂洗脱和浓缩后,以磷酸三苯酯(TPP)为内标物,采用GC-EI/MS的选择离子监测方式(SIM)进行定性和定量分析。当样品的加标水平为20,50,100 μg/kg时,加标回收率为70%～110%,相对标准偏差在2%～8%之间;除了甲氰菊酯、氯菊酯和溴氰菊酯的方法检出限(LOD)分别为1.85,1.74与2.54 μg/kg外,其余的26种农药的LOD均小于0.8 μg/kg;线性范围为5.0～500.0 μg/kg,相关系数都大于等于0.9994。此分析方法已成功地应用于卷烟和烟叶样品中3类29种痕量农药残留的分析     

大气压固体分析探头离子源-串联质谱法快速检测蔬菜中多种农药残留

将大气压固体分析探头离子源(ASAP)与多级质谱耦合(ASAP-MS/MS), 在无需净化或浓缩等前处理及无需色谱分离的条件下, 建立了蔬菜中13种农药残留的乙腈提取直接质谱分析方法, 单个样品检测在数分钟内即可完成. 针对常压直接分析质谱易受环境影响和上样精度差的问题, 对ASAP电离源条件如脱溶剂气温度、电晕放电电流、样品溶液组成和进样模式等进行了优化; 采用多反应监测扫描(MRM), 通过产物离子丰度比进行定性, 用内标标准曲线法定量; 对韭菜、油菜和芹菜3种基质进行了考察, 结果表明存在明显的基质效应. 本方法在5.0~500 μg/L浓度范围内的线性相关系数均高于0.995, 检出限为0.04~0.89 μg/kg, 精密度(RSD, n=7)为5.1%~13.0%. 超高效液相色谱-电喷雾串联质谱法对实际样品的检测结果与ASAP-MS/MS的检测结果一致. 该方法分析速度快, 灵敏度高, 无需有机溶剂且结果可靠, 可应用于大批量农药残留的筛查和应急监测任务.     

射频离子源束流特性分析

介绍了为HL-2A 装置设计的引出束功率为1MW 的射频离子源研制情况。目前,在测试平台上,该离子源已经成功引出了束能量和束电流分别为35keV 和12.4A、束质子比为79%、脉宽为100ms 的氢离子束,达到了其设计束功率的44%。用红外热成像的方法测量了离子束能量密度分布。结果表明,在距离引出系统地电极 1.3m 处,束密度分布遵循高斯分布。引出束的最佳导流系数为1.689×10^–6A•V^-3/2 左右,随射频功率改变有较小的变化。根据这些实验结果,采取了相关改进措施来改善离子源的引出束性能。     

双驱动射频负氢离子源匹配网络设计与实验研究

随着磁约束聚变实验装置对中性束注入器的输出束流强度与脉冲时间的要求越来越高,开展高功率大面积射频离子源的研究迫在眉睫。为了实现大面积、高密度均匀等离子体放电,基于多驱动射频离子源的设计是当前的发展趋势,而阻抗匹配网络是射频功率源将最大功率输送至线圈并耦合至等离子体的关键,故对其结构设计和调谐特性的研究是不可或缺的。基于前期在单驱动射频离子源的研究基础上,结合双驱动射频离子源的放电需求,开展了双驱动阻抗匹配网络优化结构的设计与分析,通过实验中对匹配网络的调谐,成功实现了140 kW高功率和25 kW/1 000 s长脉冲的稳定运行。随后在等离子体稳定放电的基础上研究了两个驱动器之间的功率分配均匀性问题,实验结果表明了该匹配网络的优化设计合理可行,上下驱动器的射频功率分配基本均匀。