等离子体离子源发射面的理论计算与数值模拟

等离子体离子源发射面的位置和形状决定了离子束的传输特性,而发射面的位置与形状又取决于等离子体参数、引出电压、电极结构等,并自动地调节到某个平衡状态。介绍了一种2维情况下等离子体离子源发射面的位置与形状的理论计算方法,即非磁化等离子体不能扩散进入外加电场中大于一定临界值的区域,等离子体离子源发射面的位置及形状可以通过直接求解引出系统的Laplace方程而得到。利用基于PIC的OOPIC程序对不同引出结构的发射面位置及形状和引出束流进行了数值模拟,结果与理论计算的结果十分接近。     

60kV离子源引出与加速系统的数值模拟

对 6 0kV、70A、2s离子源的四电极引出 加速系统进行了数值模拟。利用数值计算结果对系统进行了优化。在离子流密度为 0 2 4A·cm- 2 (束中H+ 1∶H+ 2 ∶H+ 3=0 .7∶0 .2∶0 .1)和离子源等离子体离子温度为 1eV时 ,由系统栅缝出射的束最大散角小于 1o。     

电弧等离子体一维非定常数值模拟

 通过对毛细管内等离子体工作过程的分析给出了电弧等离子体的一维非定常数学模型,以热力学参量描述了非理想条件下等离子体的状态方程和电导率计算方法。利用差分法求解该数学方程组,给出了毛细管内电弧等离子体特征参量在毛细管内沿轴向随时间的变化规律。对数值模拟结果作相应的分析,并将部分模拟结果与实验数据作了比较。     

ECR离子源束流发射度的实验研究

利用最新自行研制的电扫描发射度探测系统, 在ECR离子源上进行了一系列关于ECR离子源引出束流发射度的研究. 这套电扫描发射度探测系统安装在中国科学院近代物理研究所(兰州)的LECR3试验平台的束运线上. 试验中, 通过测量相关参数, 研究了磁场、微波、掺气效应及负偏压效应等对引出束流发射度的影响. 利用实验所得的结果与关于ECR等离子体和离子源束流发射度的半经验理论, 分析推导了离子源各可调参数与ECR等离子体的直接关系, 这为分析探索ECR离子源的工作机制提供了一定的参考依据.     

ECR微波等离子体离子输运的数值模拟

建立了ECR微波等离子体源离子输运的平板和圆柱模型,对离子历经的空间区域的输运过程进行了数值研究。采用Monte Carlo(M-C)方法模拟了存在外磁场情况下,离子离开开放电室后历经中性区、鞘层区、最后被加负偏压的工作表面吸收的全过程,考虑了离子与中性粒子的电荷交换碰撞玫弱性散性,统一处理了中性区和鞘层区电势的衔接,采用曲线拟合,电势自洽迭代方法把中性区和鞘层区衔接起来,得到了光滑自治的电势分布曲线和鞘层区不同位置处的速度分布、能量分布及角分布。     

高频离子源等离子体的光谱诊断

采用发射光谱法研究了高频离子源的等离子体性质。该离子源应用于ZF-200keV中子发生器中,是一种电感耦合型无极环形放电高频离子源。实验采用绝对定标后的光学多道分析系统测定了离子源等离子体在不同阶段氢原子巴耳末谱线系中前三条谱线的强度,并采用部分局部热力学平衡状态的理论,计算出了相应阶段高频离子源等离子体的电子温度、氢原子浓度、氢离子浓度等参数,并进行了简要分析。     

高频离子源等离子体的光谱诊断

 采用发射光谱法研究了高频离子源的等离子体性质。该离子源应用于ZF-200keV中子发生器中，是一种电感耦合型无极环形放电高频离子源。实验采用绝对定标后的光学多道分析系统测定了离子源等离子体在不同阶段氢原子巴耳末谱线系中前三条谱线的强度，并采用部分局部热力学平衡状态的理论，计算出了相应阶段高频离子源等离子体的电子温度、氢原子浓度、氢离子浓度等参数，并进行了简要分析。     

托卡马克边界等离子体数值模拟

本文用数值模拟法，通过数值求解二维多流体等离子体输运方程。来模拟托卡马克边界等离子体输运过程和输运特性。模拟计算的结果，对托卡马克偏滤器和第一壁的设计有重要意义。     

超音速等离子体炬的数值模拟

介绍了描述大气压下超音速等离子体炬内等离子体特性的磁流体力学模型，在二维近似下，对会聚-扩展型喷口等离子体炬进行了数值模拟，获得了等离子体炬内等离子体速度、温度、压力以及马赫数的分布.结果表明超音速等离子体炬内的流场特性可以分为亚音速、跨音速和超音速三个明显的区域. 关键词： 等离子体炬 磁流体力学 数值模拟     

铪离子等离子体源离子注入铜基体的数值模拟

通过SRIM软件对铪离子等离子体源离子注入铜进行了模拟。模拟了铪离子注入铜的核阻止本领、电子阻止本领、入射深度随能量的变化,以及在不同注入条件下铪离子的摩尔浓度分布,并对模拟结果进行了分析。结果显示:能量低于6 MeV时核阻止本领占主导地位,高于6 MeV时电子阻止本领成为主要的能量损失,并且离子注入过程中会出现能量沉积的Bragg峰和质量沉积区域较集中的现象,入射深度随能量的增加而增加。     

铪离子等离子体源离子注入铜基体的数值模拟

通过SRIM软件对铪离子等离子体源离子注入铜进行了模拟。模拟了铪离子注入铜的核阻止本领、电子阻止本领、入射深度随能量的变化,以及在不同注入条件下铪离子的摩尔浓度分布,并对模拟结果进行了分析。结果显示：能量低于6 MeV时核阻止本领占主导地位,高于6 MeV时电子阻止本领成为主要的能量损失,并且离子注入过程中会出现能量沉积的Bragg峰和质量沉积区域较集中的现象,入射深度随能量的增加而增加。     

�������������Դ��·������ų���ֵģ��

介绍了一种广泛应用于离子刻蚀、预清洗和离子束辅助镀膜的阳极层离子源的工作原理,分析了磁场对其性能的影响。给出了线性阳极层离子源磁路的设计。采用ANSYS有限元分析软件对线性阳极层离子源的静态电磁场进行了模拟分析,并与实验结果进行了比较,结果令人满意。通过ANSYS编码对电磁场模拟,可为具体的阳极层离子源的改进设计提供指导。     

A numerical simulation of surface wave excitation in a rectangular planar-type plasma source

The principle of surface wave plasma discharge in a rectangular cavity is introduced simply based on surface plasmon polariton theory. The distribution of surface-wave electric field at the interface of the plasma-dielectric slab is investigated by using the three-dimensional finite-difference time-domain method (3D-FDTD) with different slot-antenna structures. And the experimental image of discharge with a novel slot antenna array and the simulation of the electric field with this slot antenna array are both displayed. Combined with the distribution of surface wave excitation and experimental results, the numerical simulation performed by using 3D-FDTD is shown to be a useful tool in the computer-aided antenna design for large area planar-type surface-wave plasma sources.     

������ƵICP������Դ�������

为了更好地提高引出离子束的均匀性,对离子束刻蚀用矩形射频电感耦合等离子体(ICP)离子束源提出了三种线圈的设计方法,并对这三种线圈激发的电场进行了数值计算和比较。结果表明,直线段式不等距天线和并联多螺旋不等距天线线圈能够产生均匀性良好的电场,且其耦合效率高。     

Optimisation of cold cathode ion source model

This paper represents the results of the optimisation of cold cathode ion source model with 5 cm extraction aperture diameter. In this model, the glow discharge is utilised for generation of electrons in the cathode of the ion source. The various models with different lengths of cathode and anode are tested. The shortest model with 4.5 cm in length of cathode and anode each shows satisfactory operation and can be used in cases when the high values of extracted ion current are not required. The best model from the point of view of ion beam current value and efficiency of the discharge is the model with cathode length of 7 cm and anode length of 7 cm. In this case, the obtained maximum ion beam current is 110 mA when the discharge current is 1000 mA. In case when moderate values of extracted ion beam current are necessary, it is possible to operate the ion source even without the anode magnetic system.     

RF离子源引出特性的研究

 为了使RF离子源具有良好的引出特性,测试了吸极几何参数、振荡器板压和引出电压对离子源聚焦度的影响,对实验结果进行了分析。在其它参数不变的情况下,吸极的外径D与内径d之比存在最佳值,增加D/d,有利于过聚焦的离子束恢复聚焦状态。吸极的长度为L,石英套管比吸极长l。当l/D增大时,聚焦度上升,引出束流下降。L/d之比减小时,聚焦度增大。当L/d小于4时,聚焦度增加趋势变缓。综合考虑聚焦度、引出束流和气压,D/d,l/D,L/d适宜的选择范围分别为1.6～2.1,0.7～1.1,4～7。增加振荡器功率会使离子束呈弱聚焦,而增加引出电压会使离子束呈过聚焦。振荡器功率和引出电压都存在最佳值。     

2cm电子回旋共振离子推力器离子源中磁场对等离子体特性与壁面电流影响的数值模拟

电子回旋共振离子推力器(electron cyclotron resonance ion thruster,ECRIT)离子源内等离子体分布会影响束流引出,而磁场结构决定的ECR区与天线的相对位置共同影响了等离子体分布.在鞘层作用下,等离子体中的离子或电子被加速对壁面产生溅射,形成壁面离子或电子电流,造成壁面磨损和等离...