等离子体源离子注入鞘层时空演化的研究

本文使用流体动力学模型，研究了平板、柱形和球形靶的无碰撞及碰撞等离子体鞘层的时空演化，得到了鞘层边界演化、靶表面的离子注入电流密度和离子注入平均动能等参量。     

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.     

轴承滚珠等离子体浸没离子注入过程的数值模拟

 利用轴对称PIC模型对轴承滚珠等离子体浸没离子注入（PIII）过程进行了数值模拟，对归一化电势的扩展情况进行了研究。在滚珠批量处理过程中，为了避免相邻滚珠周围鞘层的相互重叠对注入均匀性造成不良影响，对滚珠在靶台上摆放的最小距离进行了数值计算，计算结果表明：在电压为－40kV, 氮等离子体密度为4.8×10⁹ cm^-3，脉冲宽度为10μs时，滚珠摆放的最小距离应大于34.18cm。分析了滚珠圆周方向注入剂量的分布情况，针对静止滚珠改性处理后剂量分布很不均匀的问题，通过旋转靶台使滚珠注入均匀性明显得到改善。利用朗谬尔探针测量了滚珠周围鞘层扩展的情况测量，模拟结果和实验测量结果相吻合，最大相对误差小于8.4 %。     

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。     

PSⅡ技术中考虑靶表面二次电子发射的等离子体鞘层演变

本文建立了ＰＳⅡ技术中靶表面有二次电子发射的等离子体鞘层演变平板模型。在某些简化下，对随时间变化的鞘层边界位置和速度作了计算。计算表明，靶表面二次电子发射对鞘层演变影响很小，可忽略不计，这跟是相符的。     

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     

辉光放电等离子体源离子注入的蒙特卡罗模拟

用蒙特卡罗方法，模拟计算了辉光放电等离子体源离子注入平面靶表面的能量分布和入射角分布。研究了靶室不同气压和不同温度下能量分布和入射角分布的变化。     

ECR等离子体源中基本参数的数值模拟

采用混合模型求了ＥＣＲ等离子体的各种物理参量着重了中性气压、微波功率对等离子体参数以及离子能量和方向角分布的影响，并讨论了与之相关的均匀性、方向性等物理问题。     

磁阱等离子体源离子注入研究

本文描述在磁阱装置中利用旋转等离子体的概念给浸泡于等离子体中的样品施加直流高压的实验工作,工件电压高达-22kV,文中还对相关物理问题进行了定性分析。     

在等离子体源离子注入中靶周围等离子体的行为

在等离子体源离子注入中，将待处理的工件直接放在等离子体内，并在工件上按一定的占空比加脉冲连续式负偏压，我们通过计算，分析了在工件未加负偏压时等离子体对工件的作用，并给出了在工件加上负偏压时注入工件的离子能量的简化分布模型，最后计算了在负偏压脉冲持续时间内离子阵鞘层边界的扩展。     

表面凹陷对等离子体浸没离子注入均匀性的影响

利用二维流体模型和数值计算方法模拟了等离子体浸没离子注入（ＰⅢ）Ｋ ,具有圆弧凹槽的平面靶周围的鞘层扩展情况,计算了鞘层扩展过程中的电热分布、离子速度和离子密度变化获得了沿靶表面的离子入射角度和注入剂量的分布情况,为等离子体浸没离子注入处理复杂形状靶提供了理论基础。     

负离子源引出系统束光学的数值模拟

根据在表面-等离子体型负离子源中,负离子主要由转换电极表面产生这一特点,参考正离子源引出系统数值计算程序,建立了负离子源引出系统的数值计算模型和计算程序;对表面-等离子体型桶式负离子源引出系统束光学的性质进行了数值模拟。对计算结果的检验和分析表明,这个计算模型和程序反映了负离子源引出系统束光学的基本特性。     

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。     

会切磁场多极离子源中磁场对等离子体特性的影响

本文提出了会切磁场多极离子源中,磁场对等离子体参数以及可引出离子束流和放电室阳极收集的离子电流影响的实验研究结果,并对该结果进行了分析讨论。     

由等离子体引出强流离子束的光学数值模拟

本文叙述了中性束注入器中的强流离子源引出系统离子束光学性质的数值模拟方法,并给出了典型计算结果。计算结果表明:用这种方法能反映强流离子源引出系统最本质的束光学性质,可供选取和研究强流离子束光学系统之用。     

MEVVA金属离子源的研制与调试

本文介绍的ＭＥＶＶＡ源采用电动推进式可更换单阴极弧放电机构和加减速三栅引出系统，耐压水平在于５０ｋＶ，平均束流大于５ｍＡ，束班约Ф１５０，束的不均匀度小于±２０％。束的分布测量表明，在中心区有约Ф４０的平顶区。我们已获得了Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｙ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ，Ｃ，ＬａＢ６等的离子束流及其最佳的运行条件。     

负离子束引出、加速系统的数值计算方法

建立了为辅助设计强流负离子束引出、加速系统进行数值模拟研究的数学模型,简述了数值计算方法。对系统的电、磁场位形进行优化,并给出了300keV、5电极负离子束系统的初步优化结果。