大面积热阴极系统设计及初步实验结果

建立了能满足大面积热阴极系统需要的2MeV热阴极实验平台,并配合研制了直径为100ram的B型储备式热阴极.在二极管电压为1.8MV、脉宽90ns(FWHM)、阴极工作温度为1350.C情况下,利用法拉第筒获得了1000A的发射电流,发射电流密度约12A/cm2.实验结果表明,利用大面极热阴极获得高亮度强流电子束在工程上是可以实现的.实验结果也表明,阴极发射能力强烈依靠于二极管真空和阴极工作温度.     

Multi-pulsed intense electron beam emission from velvet, carbon fibers, carbon nano-tubes and dispenser cathodes

The experimental results of studies of four kinds of cathode emitting intense electron beams are demonstrated under multi-pulsed mode based on an experimental setup including two multi-pulse high voltage sources. The tested cathodes include velvet, carbon fibers, carbon nano-tubes (CNTs) and dispenser cathodes. The results indicate that all four are able to emit multi-pulsed beams. For velvet, carbon fiber and CNTs, the electron induced cathode plasma emission may be the main process and this means that there are differences in beam parameters from pulse to pulse. For dispenser cathodes tested in the experiment, although there is a little difference from pulse to pulse for some reason, thermal-electric field emission may be the main process.     

神龙一号真空系统研制

加速器真空系统的主要作用是减小电子束在传输过程中的束流损失以及满足加速器部件的真空绝缘要求。神龙一号真空系统研制是在理论分析和实验结果的基础上,就真空系统如何配置、真空梯度和漏率选择等方面的问题进行研究,并在满足加速器物理需求的前提下,选择最有效的真空系统设计方案。神龙一号真空系统采用1台抽速为1200L/s的罗茨-滑阀泵机组作为前级,采用43台抽速为400～500L/s的涡轮分子泵作为主泵,涡轮分子泵沿束线均匀分布。目前,神龙一号在开机1h以内,系统真空度达到5×10-4Pa,真空系统运行稳定可靠,满足设计要求。     

碳纳米管阴极强流脉冲发射放气质谱分析

借助2 MeV直线感应加速器注入器平台,利用四极质谱仪研究了碳纳米管阴极的强流脉冲发射放气质谱特性. 研究结果表明:在脉冲高压电场下,碳纳米管阴极材料释放出较多的吸附气体,解吸气体又以CO₂,N₂(CO),H₂三种气体居多,这些解吸气体在阴极等离子体形成过程中起着重要的作用. 通过分析解吸气体成分的含量,证明碳纳米管阴极强流脉冲电子发射过程为场致等离子体发射,而不是场致爆炸发射. 关键词： 碳纳米管阴极 强流脉冲发射 质谱分析 场致等离子体发射     

碳纳米管阴极强流脉冲发射放气特性研究

为了研究碳纳米管(CNT)阴极强流脉冲发射特性, 在2MeV直线感应加速器(LIA)注入器平台上开展了阴极放气特性实验. 研究结果表明：碳纳米管阴极强流发射时伴随有严重的阴极放气, 阴极放气参与形成阴极等离子体. 对于特定的几次实验, 通过数值积分估算了阴极材料的放气量为0.8—1.12Pa·L, 释放的气体分子数目与电子数目之比为254—203, 说明阴极等离子体为弱电离等离子体. 分析了二极管电压、发射电流密度、放气量以及放气分子数目/电子数目之间的关系