BEPC上离子引起的耦合束团不稳定性分析

对在北京正负电子对撞机(BEPC)上观测到的由离子引起的电子束二极耦合束团不稳定性的实验数据作了分析处理,给出了这种二极耦合束团不稳定性的边带.首先用离子俘获的线性两束流理论定量计算了离子引起的二极耦合束团不稳定性发生的阈值束流流强和不稳定性的增长时间,然后用基于束流–离子强弱作用模型的模拟程序跟踪了在实验情况下束流与离子的相互作用过程,跟踪结果成功地再现了离子引起的二极耦合束团不稳定性边带,并给出了比较合理的不稳定性增长时间.     

电子储存环中离子俘获不稳定性的强-强模型模拟

 电子储存环中,由于被束流势阱俘获的离子会引起束流不稳定性。研究这种不稳定性的产生机制和抑制方法对提高机器的性能有重要理论和现实意义。介绍了用强-强模型对合肥光源（HLS）电子储存环中离子俘获不稳定性产生机制进行的模拟研究。模拟结果可用于理解在合肥光源（HLS）储存环上观察到的离子俘获现象。     

快重离子微观尺度二维分布的模拟研究

在快重离子的辐照中,无论通过束流扫描还是束流散焦,在微观尺度上入射离子依然是随机分布的。最近,这种微观上的离子不均匀性对于快重离子的前沿应用,如高密度微孔膜的制备和航空电子器件的单粒子效应的评估等变得至关重要。本工作利用蒙特卡罗方法模拟了垂直于束流方向的二维平面上随机分布的离子。从统计角度来看,蒙特卡罗方法模拟的潜径迹的分布与相同离子注量下微孔膜的电镜观测结果相一致。根据模拟结果,微孔膜的有效孔隙率可以通过辐照注量和孔径来进行有效预测。另外,也提出了计算有效孔隙率的经验公式。利用此公式可以在一定程度上预测最优化的离子辐照和化学蚀刻参数,从而得到理想的孔隙率。同时,为了评估微孔膜的选择性,计算了形成重孔的概率,这有助于在膜的孔隙率和选择性之间达到平衡,从而获得最好的膜性能。通过蒙特卡罗模拟,还研究了微观尺度下离子辐照的均匀性问题,其结果可以为单粒子效应等应用提供重要参考。     

离子推力器束流引出状态对栅极刻蚀的影响

为了研究30 cm离子推力器束流引出状态对栅极刻蚀的影响,建立了束流引出模型,并采用PIC-MCC方法对CEX离子造成的栅极腐蚀速率进行了计算,最后将计算结果与1500 h寿命试验结果进行比对分析。结果显示:束流正常聚焦时,在3 kW和5 kW两种工作模式下,加速栅和减速栅的质量刻蚀速率分别为(1.11～1.72)×10?15 kg/s及(1.22～1.26)×10?17 kg/s。在5 kW工况下,当屏栅上游等离子体密度达到4.03×1017 m?3时,束流出现欠聚焦现象,此时加速栅和减速栅的最大离子刻蚀速率分别为4.33×10?15 kg/s和4.02×10?15 kg/s;在3 kW工况下,当屏栅上游等离子体密度达到0.22×1017 m?3时,束流出现过聚焦现象,此时加速栅和减速栅的最大离子刻蚀速率分别为3.24×10?15 kg/s和5.01×10?15 kg/s。寿命试验结果表明,加速栅孔质量刻蚀速率的计算值与试验值比对误差较小,而由于束流离子对减速栅孔的直接轰击,导致减速栅孔刻蚀速率的计算值和试验值差异极大。经研究认为,对屏栅小孔采用变孔径设计,是降低当束流处于欠聚焦或过聚焦状态下,CEX离子造成加速栅孔和减速栅孔刻蚀速率,并提升推力器工作寿命的有效措施。     

CSNS/RCS中的阻抗和束流不稳定性

中国散裂中子源（CSNS）的快循环同步加速器（RCS）是一台强流质子加速器,其束流平均功率达到100 kW。在此强流加速器中,真空部件的阻抗是引起束流不稳定的主要原因,它严重限制了束流强度及品质。对CSNS/RCS设计中的各种真空部件阻抗进行了详细计算,并以计算结果为出发点,理论分析了各种不稳定性强弱,确定了各种不稳定性发生的阻抗阈值,为真空部件结构设计提供了参考。对比较严重的电阻壁阻抗,采用阻抗壁尾场模型进行跟踪模拟,得到不稳定性增长率与理论计算值符合较好。自然色品有助于束流稳定,加入自然色品后模拟,电阻壁不稳定性消失。     

离子推力器推力密度特性

离子推力器推力密度分布对航天器轨道维持和修正具有重要影响.采用粒子模拟-蒙特卡罗碰撞方法模拟束流等离子体输运过程,分析束流多组分粒子喷出数量和速度等微观参数,并计算得到单孔束流推力,结合放电室出口等离子体密度分布,进一步对推力密度分布特性分析,最后开展实验验证.研究结果显示:束流中单价离子、双荷离子以及交换电荷离子的推力贡献比分别为84.63%,15.35%和1.82%,可见推力主要来源于束流中的单价离子和双荷离子,交换电荷离子对推力贡献很小;推力密度分布具有较好的中心轴对称性,从推力器中心沿着径向先快速下降后趋于缓慢;与实验结果对比,经验模型相对误差约为4.1%,数值模型相对误差约为2.8%,相比经验模型,数值模型具有更好的准确性.研究结果可为离子推力器推力密度分布均匀性等优化提供参考.     

电子储存环中离子俘获不稳定性和高频清洗的模拟

介绍了用强–弱模型对电子储存环中离子俘获不稳定性和高频清洗机制进行模拟研究的结果.模拟结果可合理地解释在合肥光源(HLS)储存环上观察到的现象.     

日冕磁流管中的离子回旋不稳定性与电子加速

本文结合数值计算,给出日冕条件下发生回旋不稳定性的条件。经分析得到离子回旋不稳定性较电子回旋不稳定性优先发生的结论,并讨论由离子回旋不稳定性所产生的电场和加速电子流。     

多模式离子推力器栅极系统三维粒子模拟仿真

栅极系统是离子推力器推力产生的主要部件,推力器的性能和寿命都与栅极系统密切相关.对于具有多种工作模态的离子推力器,基于电流电压入口的仿真可以有效评估推力器的工作状况.采用三维粒子模拟方法对两栅极系统等离子体输运过程进行了仿真,获得了不同模式下的推力器性能参数,对比NSTAR的在轨测试参数,验证了模型的正确性;分析了工作模式变化对栅极区域电场分布和束流状态的影响以及离子推力器多模式设计需求.分析结果表明:远离栅极系统的外凸型屏栅鞘层和内凹型零等势面、低鞍点电势值和平缓的下游电势分布,有利于提高栅极系统离子通过率,抑制电子返流,减小Pits-and-Grooves腐蚀,是离子推力器工作模式的设计方向;提高束流电压会导致发散角损失增大,但可扩展栅极工作电流范围,在束流强度较大的模式下,使束流具有较好的聚焦状态,有利于减小Barrel腐蚀.研究结果为多模式离子推力器工作模式设计提供了参考.     

20 cm氙离子推力器放电室性能优化

束流离子生产成本和推进剂利用率是表征离子推力器放电室性能的重要参数。在考虑不改变放电室几何结构、磁场分布并保持离子推力器比冲和效率的前提下,利用一维经验分析模型对兰州空间技术物理研究所研制的LIPS-200离子推力器放电室性能进行了优化分析,以实现推力器的推力从40 mN提高到60 mN的目标要求。分析结果表明,提高放电室推进剂流率至2.06 mg/s,放电室内放电电流维持在6.9 A,放电室内平均氙离子密度达到2.1671017 m-3时,可以保证引出1.2 A的束流,推力器达到60 mN的推力。与之对应的推进剂利用率为92%,束流离子生产成本约为188.515 W/A,相比推力40 mN时,推进剂利用率为88%、束流离子生产成本为188.29 W/A的情况,放电室性能有所提高。另外,放电室性能优化过程中其鞘层电位始终保持在3.80~6.65 eV范围内。     

Sm3+在玻璃中的发光以及Sb6+、Ce6+、Gd3+对Sm3+发光性质的影响

本文研究了单掺(Sm3+,Ce3+、Gd3+.Sb3+、双掺(Sm3++Ce3+、Sm3++Gd3+,Sm3++Sb3+)和兰掺(Sm3++Gd3++Ce3+)约四十余种不同玻璃的发射谱和激发谱.探讨了玻璃成份和掺杂离子浓度对Sm3+发光性质的影响以及Ce3+,Gd3+、Sb3+、Ce3++Gd3+对Sm3+的敏化作用。     

Study on relationship of luminescence in CaS:Eu,Sm and dopants concentration

In order to study different characteristic luminescence of Eu²⁺ and Sm³⁺, delayed photoluminescence (DPL) and infrared stimulated luminescence (ISL) spectra of CaS doped with europium and samarium have been investigated. The influence of Eu and Sm concentration on luminescence of Eu²⁺ in photoluminescence (PL) and ISL was respectively studied. It was found that, at low doping levels, PL emission intensity of Eu²⁺ increased linearly with increment of Eu, while decreased linearly with increment of Sm. However, further increment of Eu and Sm in CaS:Eu,Sm could not increase either the luminescent centres of Eu²⁺ or electron trapping sites of Sm³⁺. Different local environment of Eu²⁺ and Sm³⁺ in the lattice position is thought to be the cause of all observed luminescence phenomena. Finally, the maximum emission in ISL was obtained at 1000 ppm europium and 750 ppm samarium.     

Sm~(3+)在玻璃中的发光以及Sb~(6+)、Ce~(6+)、Gd~(3+)对Sm~(3+)发光性质的影响

本文研究了单掺(Sm~(3+),Ce~(3+)、Gd~(3+).Sb~(3+)、双掺(Sm~(3+)+Ce~(3+)、Sm~(3+)+Gd~(3+),Sm~(3+)+Sb~(3+))和兰掺(Sm~(3+)+Gd~(3+)+Ce~(3+))约四十余种不同玻璃的发射谱和激发谱.探讨了玻璃成份和掺杂离子浓度对Sm~(3+)发光性质的影响以及Ce~(3+),Gd~(3+)、Sb~(3+)、Ce~(3+)+Gd~(3+)对Sm~(3+)的敏化作用。     

低能离子束横向发射度的测量及分析

The transverse emittance of an ion beam describes its transverse size as the particles are transported from a source to a target.It allows for predicting beam losses in limiting apertures and the beam focus size at the target.Various definitions and issues are discussed.The most common and emerging measuring techniques are presented,including their advantages.Several methods of emittance data analysis,their accuracy and trustworthiness,are discussed.     

空心圆管端点附近等离子体源离子注入过程中鞘层的时空演化

等离子体源离子注入过程中，鞘层的演化规律直接影响到离子注入到材料中的深度进而影响材料表面的性质和结构，对材料的不同部位这种影响是不同的.利用无碰撞两维流体动力学模型，研究了有限上升时间的电压脉冲作用下，共轴放置附加零电极的半无限空心圆管端点附近等离子体源离子注入过程中，鞘层的时空演化规律.通过计算得到了鞘层内随时间变化的电势分布和离子密度分布，计算了端点附近材料表面处的离子流密度分布和注入剂量分布随时间的变化规律.计算机模拟结果显示了空心圆管内部、外部及端点表面处的离子流密度分布和注入剂量分布存在很大差异.     

Improvement of the Applicability, Efficiency, andPrecision of the Penning Trap Mass Spectrometer ISOLTRAP

With the Penning trap mass spectrometer ISOLTRAP, close to 200 nuclides have already been investigated and their masses determined with a typical relative precision of δm/m=10⁻⁷. Recently, ISOLTRAP's beam preparation system was replaced by an RFQ ion beam cooler and buncher. The principle and the characteristics of this new beam preparation system will be presented. It is planned to use ions of various carbon clusters C⁺ _n (n>1) as reference ions for mass measurements. Apart from negligible molecular binding energies, these clusters have masses that are exact multiples of the unified atomic mass unit. This will allow ISOLTRAP to carry out absolute mass measurements as well as to investigate possible mass-dependent systematic errors. The results of tests of the production, transport, and trapping of such carbon clusters will be presented. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

ECR ion source based low energy ion beam facility

Mass analyzed highly charged ion beams of energy ranging from a few keV to a few MeV plays an important role in various aspects of research in modern physics. In this paper a unique low energy ion beam facility (LEIBF) set up at Nuclear Science Centre (NSC) for providing low and medium energy multiply charged ion beams ranging from a few keV to a few MeV for research in materials sciences, atomic and molecular physics is described. One of the important features of this facility is the availability of relatively large currents of multiply charged positive ions from an electron cyclotron resonance (ECR) source placed entirely on a high voltage platform. All the electronic and vacuum systems related to the ECR source including 10 GHz ultra high frequency (UHF) transmitter, high voltage power supplies for extractor and Einzel lens are placed on a high voltage platform. All the equipments are controlled using a personal computer at ground potential through optical fibers for high voltage isolation. Some of the experimental facilities available are also described.     

强流高电荷态Pb离子束的产生与优化研究

随着原子物理及表面物理研究的发展,电荷态金属离子束的需求日益增多. 近来,中国科学院近代物理研究所,14.5GHz LECR3,离子源实验平台上, 以炉子法产生的铅离子束作为研究对象, 进行了一系列,ECR,离子源关键参数(如：磁场、炉子功率、掺气等)影响高电荷态铅离子束产额的实验研究, 在此基础上, 调整优化了,LECR3,离子源的状态参数, 从而获得了强流高电荷态铅离子束,18eμa ²⁰⁷Pb³⁰⁺,和6.7eμa ²⁰⁷Pb³⁷⁺.     

半圆形容器等离子体源离子注入过程中离子动力学的两维PIC计算机模拟

利用两维particle-in-cell方法研究了半圆形容器表面等离子体源离子注入过程中鞘层的时空演化规律. 详尽考察了鞘层内随时间变化的电势分布和离子密度分布规律,离子在鞘层中的运动轨迹和运动状态,得到了半圆容器内、外表面和边缘平面上各点离子注入剂量分布规律,获得了工件表面各点注入离子的入射角分布规律. 研究结果揭示了半圆容器边缘附近鞘层中离子聚焦现象,以及离子聚焦现象导致工件表面注入剂量分布和注入角度分布存在很大不均匀的基本物理规律. 关键词： 等离子体源离子注入 鞘层 两维particle-in-cell方法 离子运动轨迹     

线状钛激光等离子体的光谱特性

通过研究线状激光等离子体的轴向光谱，辨认和归类了一些高离化态钛离子的谱线，并发现钛等离子与表层氧化物离子体的相互作用导致轴向发射光谱强度变化的现象。