Novel matching lens and spherical ionizer for a cesium sputter ion source

The beam optics of a multi-sample sputter ion source, based on the NEC MCSNICS, has been modified to accommodate cathode voltages higher than 5 kV and dispenses with the nominal extractor. The cathode voltage in Cs sputter sources plays the role of the classical extractor accomplishing the acceleration of beam particles from eV to keV energy, minimizing space charge effects and interactions between the beam and residual gas. The higher the cathode voltage, the smaller are these contributions to the emittance growth. The higher cathode voltage also raises the Child’s law limit on the Cs current resulting in substantially increased output. The incidental focusing role of the extractor is reallocated to a deceleration Einzel lens and the velocity change needed to match to the pre-acceleration tube goes to a new electrode at the tube entrance. All electrodes are large enough to ensure that the beam fills less than 30% of the aperture to minimize aberrations. The improvements are applicable to sputter sources generally.     

带有自适应光学系统的ICF装置光束传输程序

 以典型的惯性约束聚变（ICF）装置为基础,根据ICF中光传输、光放大和光倍频等原理,建立了一套含自适应光学校正系统的ICF仿真软件。通过比对国内外相应的文献和专业软件的光的线性传播、非线性传播、光的增益、光的倍频等来验证软件仿真的准确性和可靠性。给出了经自适应光学系统校正前后基频光的近场强度和相位分布,3倍频光的近、远场的光强分布,说明自适应光学在提高ICF装置输出光束质量中的作用。该软件的建立将为优化ICF系统中自适应光学的设计提供参考。     

Beam optics of the folded tandem ion accelerator at BARC

The beam optics of the 6 MV folded tandem ion accelerator, that has recently been commissioned at Bhabha Atomic Research Centre, Mumbai, is presented. Typical beam trajectories for proton and ¹²C beams under different conditions, are shown. The constraints on the design due to the use of the infrastructure of the Van de Graaff accelerator, which existed earlier, are discussed.     

轴对称磁场的束流光学及其在ECR离子源中的应用

带电粒子在轴对称磁场中一边沿着对称轴向前运动,一边绕对称轴旋转。所以横向运动可以分解为两部分：聚焦运动和子午面的旋转。因此,4维横向传输矩阵可以表示为聚焦矩阵和旋转矩阵的乘积。用旋转矩阵和聚焦矩阵重新推导了总的传输矩阵。然后给出了相应的相椭圆系数矩阵来进一步估算从ECR离子源引出束流的发射度.详细地讨论了束流分布函数的二次矩。     

用离子束溅射方法制备的钛薄膜表面形貌分析

用离子束溅工艺在K9玻璃基片上沉积Ti薄膜，并用原子力显微镜对其表面形貌进行测量，通过数值相关运算，发现在此工艺条件下薄膜生长界面为各向同性的自仿射分形表面，并用粗糙指数、横向相关长度和标准偏差粗糙度对薄膜样品表面进行定量描述。利用自仿射分形表面的相关函数对数值运算的结果进行拟合，得出Ti薄膜生长界面的粗糙度指数α＝0．72，相应的分形维数Df＝2．28，并由此得到在离子束溅射工艺下Ti薄膜屑于守恒生长的结论，其生长动力学过程可用Kuramoto—Sivashinsky方程来描述。     

离子束溅射沉积不同厚度铜膜的光学常数研究

利用Lambda-900分光光度计对离子束溅射沉积不同厚度Cu膜测定的反射率和透射率,运用哈德雷方程,并考虑基片后表面的影响,对离子束溅射沉积的Cu膜光学常数进行了计算。结果表明,在同一波长情况下,膜厚小于100 nm的纳米Cu膜光学常数随膜厚变化明显;膜厚大于100 nm后,Cu膜的光学常数趋于一定值。Cu膜不连续时的光学常数与连续膜时的光学常数随波长变化规律不同;不同厚度的连续膜的光学常数随波长变化规律相同,但大小随膜厚变化而变化。     

负氢潘宁型离子源的束流引出测量

在中国工程物理研究院流体物理研究所自行研制的负氢潘宁型离子源上进行负氢束流引出测量实验,采用单电极、双电极、三电极束流引出测量方法进行初步束流引出测量,束流强度的实验测量结果远远高于空间限制流的理论计算值。因此,提出一种电屏蔽盒的直流束流引出测量方法。阐述了电屏蔽盒直流束流引出测量的基本方法、束流轨迹的CST数值模拟以及束流引出测量实验结果。研究表明:引出电压为2 kV,引出间隙为3 mm,磁感应强度为0.435 T时,得到较为精确的负氢束流引出强度约100 A。通过空间电荷限制流的V3/2定律进行拟合,推算得到引出电压为40 kV时,负氢束流强度约达到4 mA。     

溅射过程中粒子能量对钛薄膜表面形貌影响

借助于原子力显微镜研究了离子束溅射沉积工艺中入射离子能量对制备的Ti薄膜表面形貌的影响。对薄膜表面高度数据进行相关运算，发现在此工艺条件下制备的薄膜具有典型的分形特征，利用分形表面高度—高度相关函数的唯象表达形式对不同能量下制备Ti薄膜表面的高度相关函数进行拟合。得到了薄膜表面的分形维数、水平相关长度、标准偏差粗糙度等参量。研究发现，入射Ar离子能量在300—700eV之间薄膜表面的粗糙度随着沉积粒子的能量增加而增大，分形维数随着入射离子能量的增加而减少。另外，在得到的分形维数基础上对不同溅射电压下Ti薄膜的生长机制进行了初步研究。     

轴对称磁场的束流光学及其在ECR离子源中的应用

 带电粒子在轴对称磁场中一边沿着对称轴向前运动,一边绕对称轴旋转。所以横向运动可以分解为两部分：聚焦运动和子午面的旋转。因此,4维横向传输矩阵可以表示为聚焦矩阵和旋转矩阵的乘积。用旋转矩阵和聚焦矩阵重新推导了总的传输矩阵。然后给出了相应的相椭圆系数矩阵来进一步估算从ECR离子源引出束流的发射度.详细地讨论了束流分布函数的二次矩。     

等束腰宽度超短脉冲光束传输的脉冲修正方法

利用角谱分析和傅里叶变换的方法,得到一种描述几个周期的等束腰宽度脉冲光束传输的脉冲修正方法。以准单色光束传输的结果为出发点,通过对准单色光束的解进行泰勒级数展开,得到了一种相对简单的修正方法,可以精确的描述具有任意时间波形和横向光束分布的不短于一个周期的超短脉冲光束的传输行为。给出等束腰宽度超短脉冲的近似解,具体研究高斯脉冲光束的传输特性,分析几种不同的频谱对脉冲光束传输行为的影响。     

应用变换光学理论调控电磁场光束束宽

根据变换光学理论,提出了利用超常材料调控光束束宽及将有限束宽光束变成线光束的理论方案,得到了所需超常材料的介电常数和磁导率的解析结果。应用这些结果,可以实现对光束束宽的调控或者将有限束宽光束压缩成线光束。利用有限元分析方法进行全波仿真,仿真结果与理论相符合,可应用于压缩或扩展电磁波束的能量密度。线光束中心处的场能量密度极大,可应用于增强非线性光学效应等方面。     

高电流密度圆柱状电子光学系统设计

设计了高电流密度圆柱状电子枪,并分析了枪体参数对电子注品质的影响;运用径向力平衡理论计算了聚焦磁场.三维模拟软件CSTPARTICLESTUDIO模拟显示,在枪体电极和空间电荷形成的静电场,以及聚焦磁场作用下,电子呈角向先变速后匀速螺旋状运动,其旋转半径始终与出射阴极面时的半径相同,从而在枪区和互作用通道内维持了注包络水平.模拟结果与设计理论相符.注平均电流密度达到24·4A/cm2,层流性良好,填充因子76·7%,流通率100%.     

Line width analysis of a tunable optical filter based on free-space optics

The line width of a tunable optical filter based on free-space optics was analyzed. The relationship between the line width and the Gaussian beam waist was theoretically derived and experimentally verified. The experimental results meet the theoretical analysis well, which is beneficial for the design of a tunable optical filter based on free-space optics.     

内腔拉曼频移激光器输出光束参量计算

从理论上讨论了内腔拉曼频移激光器输出光束的腰斑大小和位置。首先从矩阵光学出发求出拉曼介质中抽运基频场的光束参量；然后根据Ibison的匹配模理论求出拉曼介质中的斯托克斯参量；最后通过出射光学系统传递矩阵的变换，求出出射拉曼频移光束的参量。为拉曼频移激光器的设计提供了依据。     

中国散裂中子源/快循环同步加速器束流负载效应的补偿

针对强流质子同步加速器中的束流负载效应,基于中国散裂中子源/快循环同步加速器射频系统样机,在不降低腔体Q值的前提下,以数字化低电平控制为主要技术手段,对束流负载效应进行补偿。提出完整的由多控制环路组成的束流负载效应补偿方案。该方案主要由引入自适应算法的束流前馈和高带宽低延时的射频直接反馈,以及在束流负载下对腔体谐振状态进行控制的腔体预失谐和动态调谐等组成。     

应用变换光学理论调控电磁场光束束宽

 根据变换光学理论,提出了利用超常材料调控光束束宽及将有限束宽光束变成线光束的理论方案,得到了所需超常材料的介电常数和磁导率的解析结果。应用这些结果,可以实现对光束束宽的调控或者将有限束宽光束压缩成线光束。利用有限元分析方法进行全波仿真,仿真结果与理论相符合,可应用于压缩或扩展电磁波束的能量密度。线光束中心处的场能量密度极大,可应用于增强非线性光学效应等方面。     

30MeV医用回旋加速器气体靶束流线的研制

中国原子能科学研究院于1994年研究建成我国第一台医用强流回旋加速器CYCIAE-30及配套放射性同位素生产线, 目前为了增加气体靶以生产新品种医用同位素, 在原有束流输运线的基础上开展了束流输运系统的升级改造方案设计, 包括束流线的总体布局考虑和光学设计, 并根据束流光学设计的结果, 进行了新增束流线上电磁元件的设计. 在物理设计的基础上, 还进行了施工设计以及各分系统的加工、调试、安装, 并以物理设计得到的参数为依据进行了束流调试, 靶上得到的束斑与理论值有较好的符合, 满足设计要求.     

CSR放射性次级束流线

兴建中的放射性次级束流线,是兰州重离子冷却储存环中连接主环和实验环的束运线的主要部分.描述它的结构、离子光学,以及二、三阶像差校正.     

衍射理论对局域空心光束及无衍射光束重建的描述

利用衍射理论导出了局域空心光束的传输表达式及光强分布,给出了局域空心光束的精细结构,详细分析了其演变过程。讨论了聚焦透镜的焦距f对径向暗域最大尺寸及轴上暗域长度的影响。结果表明,径向暗域最大尺寸及轴上暗域长度都随着f的增大而增大。通过轴棱锥-透镜系统获得局域空心光束,用体视显微镜和CCD照相机组成的系统拍摄光束强度分布。结果表明应用衍射理论可以较精确地描述局域空心光束的演变过程。找出了其应用中的不利因素,更清晰地展现无衍射光束的重建现象。这种描述方法弥补了几何理论和干涉理论的不足。     

分子光学及其应用前景

随着原子光学的快速发展，一门新兴的有关研究中性分子与电场、磁场和光场等物质相互作用及其冷却、囚禁、操控与应用的学科——“分子光学”正在逐步形成．文章首先就分子光学的学术内涵及其研究内容作一简单类比与讨论；其次，就冷分子束的产生与超冷分子样品的实验制备、超冷分子物理与光谱学、非线性与量子分子光学的研究及其最新进展进行简要综述．最后，就分子光学的应用前景进行了展望．