使用永磁透镜减小永磁微波离子源引出束流发散的研究

介绍了北京大学重离子物理研究所2.45GHz袖珍永磁微波离子源引出系统的一项改进,即在距该离子源永磁环9cm处加一个长为10cm的永磁透镜.通过计算机模拟和实际测量,对增加此透镜前后比较了磁场分布的变化.模拟计算和实验结果表明,永磁透镜产生的磁场可以有效地聚焦引出的束流,减小引出束流的束斑尺寸.与电磁螺线管透镜相比,该项改进简化了束流传输系统,节省了电功率,并有利于改善离子源区的真空.     

浅析强流离子源四电极引出系统的离子透镜

本文简单介绍了离子光学和离子透镜,阐述强流离子源四电极引出系统,分析了离子源引出系统的离子光学和离子透镜.利用离子透镜原理强流离子源离子束的发散与汇聚进行了分析.     

强流中子管微波离子源不同等离子体离子腔的对比研究

微波耦合效率（Pi-Pr)/Pi是微波离子源的重要参数,它与磁场强度和分布关系密切。通过对比实验研究了不同等离子体离子腔尺寸、不同引入窗厚度时对微波耦合效率的影响,当离子腔尺寸为100mm,窗厚度为30mm时,耦合效率为100％（磁场分布在最佳模式）。此外还研究了耦合效率与真空度的关系,通过二极多孔引出电极引出系统引出离子,其引出电压为1．8kV,引出束流为30mA。     

同轴磁控管永磁磁路的模拟及实验

同轴磁控管磁路的小型化是使医用直线加速器尺寸小型化的重要途径.将具有优良电磁性能的钐钴永磁用于同轴磁控管磁路系统中,可以以较小体积激励出磁感应强度高的近均匀磁场.结合Poisson Superfish程序模拟和实验测量对同轴磁控管的永磁磁路系统产生的高强度磁场分布进行了分析,结果表明: 钐钴永磁材料在同轴磁控管中能产生基本满足高强度和均匀性要求的工作磁场.改进了设计方案,设计了一个电磁-永磁复合磁路,通过调节电流密度使磁场分布调至最佳状态.     

永磁冷阴极电子振荡型离子源

本文着重讨论了我校所研制的永磁冷阴极电子振荡型离子源的结构、放电稳定性、离子的引出及寿命等问题。本离子源产生硼、磷离子,工作气压1～2×10~(-2)乇,放电电流0～50毫安连续可调,引出电压为10仟伏或20仟伏,离子流可达2毫安,离子流密流为每安培放电电流0.7安/厘米~2。     

电感耦合式射频离子源放电与引出特性实验

为研究电感耦合式射频离子源性能受离子束流、功率强度、工质流量和栅间电压的影响,以束流直径11 cm射频离子源为对象,完成了射频离子源点火起弧关键物理参数的设计和选择,设计并搭建了电感耦合式射频离子源性能试验系统,通过试验研究了射频放电中离子束流、射频功率、工质流量、栅间电压之间的规律。结果表明:射频离子源试验系统设计合理,能够可靠稳定地工作,真空度低于1. 0×10~(-3)Pa的氩工质条件下离子束能量大范围独立可调,在100～1 500 eV范围引出80～460 mA的离子束流,当工质流量一定时,离子源离子束流随射频功率的增大以1 mA/W比率增加,射频功率一定时,离子源束流强度随工质流量增大,在20 sccm时,离子源束流强度至稳定值或者略微增加,合理控制离子源工作参数可以提高离子源工作性能和效率。     

静电加速器用高频离子源的设计与调试

设计和调试了一台4MV静电加速器用高频离子源;研究了诸因素对离子源起弧的影响;测试并分析了束流与振荡器板压、离子源气压和引出电压的关系;在580V板压、8×10-4Pa气压1、.65kV引出电压和21kV聚焦电压的状态下,得到了束流为178μA的稳定离子束.     

离子注入材料改性用强流金属离子源

为满足离子注入材料改性研究和实际应用的需要。研制了一个金属蒸汽真空弧(简称MEVVA)离子源.这是一新型离子源种,它利用阴极和阳极间的真空弧放电原理由阴极表面直接产生高密度金属等离子体,经一多孔三电极系统引出得到强流金属离子束.该源脉冲工作方式,已引出Al,Ti,Fe,Cu,Mo和W等离子,脉冲离子束流强度为0.6～1.26A,Ti的平均束流强度已达10mA.引出束流大小与源的工作参数、引出结构和电压以及阴极材料有关。该源没有气体负载,工作真空度为3×10~(-4)Pa。     

中性粒子标定源中聚焦系统的研究

设计了用于中性粒子标定源的聚焦系统.利用三维电磁仿真软件CST对束流在中性粒子标定源中的输运情况进行了模拟,研究了单透镜与加速管之间的距离、聚焦电压和加速电压的改变对束流轨迹的影响.在离子源测试装置上利用塑料闪烁体对束流剖面进行了初步测定,测试结果与模拟计算相符合.文中得到的数据对中性粒子分析器的标定具有重要参考价值.     

磁场对麦瓦(MEVVA)离子源电荷密度分布的影响

为解决麦瓦(MEVVA)离子源束流的径向分布均匀性问题,采取了加入会切磁场的方法.会切磁场的安放位置不同得到束流分布均匀性的程度不同.另外,如安放一纵向磁场对分布的均匀性也有改善,但不如在合适位置安放会切磁场的效果好.     

条形射频源大口径离子束刻蚀机性能

针对大尺寸基底往复扫描条形离子束来实现大面积刻蚀的特点，实验测试了基于射频感应耦合等离子体离子源大型离子束刻蚀机的性能．利用法拉第筒扫描探测系统在线测量束流密度，通过控制气体流量、调节加速电压等，得到了纵向束流密度±5．3%均匀性的较好结果．刻蚀实验表明40cm长度范围刻蚀深度均匀性为±5．4%，同时具有较好的束流稳定性．添加束阑，并结合掩模修正束流，会得到更好的束流密度与刻蚀深度均匀性．     

二级透镜聚焦离子束系统及其对中方法

介绍了一台使用液态金属离子源的二级透镜亚微米聚焦离子束系统。系统使用了可以微动的针尖以及电可调现场可变束径束流技术，在加速电压为１５ｋｅＶ，束流为３０ｐＡ时，束径可达到１００ｎｍ。在系统设计时，提出了逐级可测性原则，并在设计结构时同时设计一套科学的调整方案，使二级透镜系统的对中调整更加迅速可靠。探讨了一种新的对中判断方法，称为漂移法，就是在保证光阑孔和透镜光轴合轴很好的情况下，聚焦电压偏移一定量时像点位置的漂移最小时物点离轴最近。漂移法比常用的束径最小法更加灵敏、可靠。     

车辆用永磁起动机的计算机辅助设计

从计算机辅助设计的角度出发，首先给出了永磁起动机工作瞬态的性能计算方法，然后开发了永磁起动机计算机辅助设计软件，最后利用试验结果对计算方法进行了全面考核，证明了方法的正确性和有效性。     

永磁球形电动机转矩特性的数值计算与分析

提出了一种新型永磁球形电动机的基本结构与运行机理,建立了其三维有限元分析模型;针对驱动电机自转的转矩进行了数值仿真,得到了永磁球形电动机的电磁转矩特性曲线和磁阻转矩特性曲线．通过比较分析球形电机不同转子极充磁方式、定子线圈铁心磁导率以及定子外壳是否采用铁磁材料时电磁转矩特性的变化,得出了提高球形电机输出转矩的有效途径．系统地分析了球形电机主要参数的变化对电机转矩的影响,得到了永磁球形电动机最大静转矩随定子极高度、定子铁心半径、永磁含量系数、线圈安匝数以及气隙长度等参数的变化规律．分析结果为永磁球形电动机的优化设计提供了依据．     

内置混合式转子可控磁通永磁同步电机磁路分析

通过对模拟内置混合式转子可控磁通永磁同步电机磁路工作机理静止磁路装置的试验,认知了两种永磁体磁化过程和磁化后工作点的变化规律,揭示了磁通可控原理．试验得到了静止磁路装置的各种磁滞回线永磁体磁化过程中,钕铁硼的磁化曲线仅穿过Ⅰ、Ⅱ象限,最后工作于Ⅱ象限;铝镍钴的磁化曲线会穿过4个象限,最后工作于Ⅱ或Ⅲ象限当铝镍钴工作于Ⅱ象限时,两种永磁体产生的磁通共同穿过气隙,气隙永磁磁场较强;当铝镍钴工作于Ⅲ象限时,钕铁硼产生的磁通部分穿过气隙、部分被铝镍钴在转子内部旁路,气隙永磁磁场较弱．弱磁可达3倍以上．     

内埋式永磁交流发电机低电压调整率的条件分析

采用相量法分析了内埋式永磁交流发电机带纯电阻负载且考虑电枢电阻、电压调整率等于零及负值时所具备的条件,得到了相应的负载变化范围,总结了电压调整率随电机参数变化的规律.采用场路结合方法设计了一台低电压调整率的电机,利用有限元计算了负载场,得到了电枢反应电抗的饱和值和电压调整率.计算和测量结果证明了理论分析的正确性.这为设计额定负载时,其电压调整率低甚至为零的永磁交流发电机提供了依据和有效途径.