Emittance Measurements for Beams Extracted from LECR3 Ion Source

High quality ion beams are required by IMP cyclotron and atomic physics research, so it is important to research and measure beam emitt ance of ECR ion source. Intense beams extracted from ECR ion source usually have low energy, so it is suitable to use Electric-Sweep Scanner to measure the emittance. This kind of measurement is popularly used at ECR ion source, and it has some prominent merits such as high accuracy, very short time of data processing and easy expressing of the emittance pattern. So we designed and built this emittance scanner to measure emittance of the ion beams produced by LECR3 ion source. The structure of the ESS is shown in Fig.l, and the photo of the ESS is shown in Fig.2.     

一种改进型ECR离子源的设计计算

本文介绍了具有ω_ecr共振面,2ω_rf闭合等值面的ECR离子源的设计思想.文章同时给出了二峰值约为0.8T的轴向磁镜场和最大场强为0.8T的径向六极约束磁场的设计计算数据.设计结果表明这种改进型ECR离子源的ω_ecr共振面在轴向展宽比现在引进的CAPRICE型离子源的ω_ecr共振面在轴向展宽有极大提高,并产生闭合的2ω_rf等值面.这些设计参数表征着高电荷态的离子束强度将有很大提高.     

离化团簇束法制备c轴取向的ZnO薄膜

为了探索低温可调控ZnO薄膜沉积技术,提出了一种新的ZnO薄膜制备方法,即离化团簇束（ICB）法,并自行设计研制了应用该方法制备ZnO薄膜的专门装置.采用超音速喷嘴获得高速锌原子团簇束,用Hall等离子体源产生氧离子束离化锌原子团簇,获得了较高的离化率.在沉积过程中,可以通过调节衬底偏压、氩氧比、衬底加热温度等参数,来控制成膜的质量;应用这个装置成功地在硅衬底上制备的ZnO薄膜,经XRD和EDS检测,薄膜的c轴取向一致,Zn、O原子百分比接近于1：1,成膜质量好.     

HIRFL注入器PIG离子源的研制

本文介绍了兰州重离子加速器(HIRFL)的注入器(SFC)所用PIG离子源的研制和改进工作,使用新研制的PIG源,已在注人器SFC上获得了5μA的O_(16)~(5+)及10μA的C_(16)~(4+)的离子束。     

Design of a multi-cusp ion source for proton therapy

The permanent magnets of the discharge chamber in a multi-cusp proton source are studied and designed. The three electrode extraction system is adopted and simulated. A method to extract different amounts of current while keeping the beam emittance unchanged is proposed.     

基于氧负离子PIG源的原子氧产生装置

近地轨道能量为5eV的原子氧对航天器表面影响的地面等效模拟, 是世界各航天国家竟相研究的重要领域. 本文介绍一种基于氧负离子PIG源的原子氧产生装置, 本装置由永磁PIG离子源、两电极引出系统、电子过滤器、单透镜、减速电极和样品架组成. 目前, 这一装置已安装在中国科学院空间科学与应用研究中心小碎片加速器上, 并开展了初步实验. 当离子源放电电流50mA, 在2kV和3kV的引出电压下, 引出的氧负离子分别为200μA和300μA. 并开展了减速实验和kapton膜的溅蚀研究. 由于原子氧装置和小碎片加速器供用同一个靶室. 因此, 这一安排还可以同时开展小碎片和原子氧对空间材料的撞击和侵蚀的研究.     

129I加速器质谱分析研究

通过对129I加速器质谱(AMS)分析中影响敏度和准确度各种参数的研究,如靶电极制备、压样、靶样中辅助介质（Matrix）的选择及使用比例等,优化了用于3 MV加速器质谱仪的SO-110型离子源的条件参数,确定129I-AMS测量的最佳靶电极材料为Cu,最佳的辅助介质为Nb粉末,Nb与AgI样品的最佳体积比为3∶1。在此条件下可以获得稳定且持续的I-束流进行测量129I/127I原子比值,实验测得西安加速器质谱仪的129I/127I本底值为1.5210-14。     

宽离子能量检测范围垂直引入反射式飞行时间质谱仪的研制

本实验室研制了国内首台宽离子能量检测范围飞行时间质谱仪。仪器采用紧凑式电子轰击源设计,配合离子透镜系统有效的调制离子流,飞行时间质量分析器采用了离子垂直引入式,双场加速和双场反射以及大尺寸MCP检测装置设计。仪器单离子信号半峰宽约2 ns,仪器分辨率优于1600FWHM,检测实际样品质量范围为1~127 amu(仪器理论质量检测上限优于800 amu),可检测离子能量范围优于2个数量级(3~140 eV)。若该TOF质量分析器与短瞬高压脉冲放电离子源耦合联用,可广泛应用于高能离子束的快速检测,如真空阴极放电对制备薄膜、离子注入材料的表征,导电材料的离子电荷态分布以及离子扩散速度的测定等。     

不同磁路电子回旋共振离子源引出实验

空间推进所用的电子回旋共振离子源(ECRIS)应具有体积小、效率高的特点. 本文研究的ECRIS使用永磁体环产生磁场, 有效减小了体积, 该离子源利用微波在磁场中加热电子, 电子与中性气体发生电离碰撞产生等离子体. 磁场在微波加热电子的过程中起关键作用, 同时影响离子源内等离子体的约束和输运. 通过比较四种磁路结构离子源的离子电流引出特性来研究磁场对10 cm ECRIS性能的影响. 实验发现: 在使用氩气的条件下, 特定结构的离子源可引出160 mA的离子电流, 最高推进剂利用率达60%, 最小放电损耗为120 W·A^-1; 所有离子源均存在多个工作状态, 工作状态在微波功率、气体流量、引出电压变化时会发生突变. 离子源发生状态突变时的微波功率、气体流量的大小与离子源内磁体的位置有关. 通过比较不同离子源的引出离子束流、放电损耗、气体利用率、工作稳定性的差异, 归纳了磁场结构对此种ECRIS引出特性的影响规律, 分析了其中的机理. 实验结果表明: 保持输入微波功率、气体流量、引出电压不变时, 增大共振区的范围、减小共振区到栅极的距离, 离子源能引出更大的离子电流; 减小共振区到微波功率入口、气体入口的距离能降低维持离子源高状态所需的最小微波功率和最小气体流量, 提高气体利用率, 但会导致放电损耗增大. 研究结果有助于深化对此类离子源工作过程的认识, 为其设计和性能优化提供参考.