紧凑型ECR-DD中子发生器二次电子抑制研究

作     者：廖晨伦 孟献才 李旭 李晨暄 谢亚红 曹小岗 徐伟 李辉 梁立振 LIAO Chenlun;MENG Xiancai;LI Xu;LI Chenxuan;XIE Yahong;CAO Xiaogang;XU Wei;LI Hui;LIANG Lizhen

作者机构：合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)合肥230031 东华理工大学核科学与工程学院南昌330013 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031 中国科学院高能物理研究所北京100049 

出 版 物：《真空科学与技术学报》 (Chinese Journal of Vacuum Science and Technology)

年 卷 期：2025年第45卷第2期

页      面：81-88页

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室)项目(21KZS202,21KZS208) 安徽省自然科学基金面上项目(2308085MA22) 国家自然科学基金项目(12005200,12105135) 

主　　题：氘氘中子源 二次电子抑制 电阻抑制 磁场抑制 

摘      要：中子发生器在工作时,D+被加速轰击至钛靶,钛靶受到高能束流轰击的同时表面会产生二次电子,加重电源负载,影响系统的稳定性。文章研究了不同电极结构对腔室温度、真空度和中子产额的影响。结果表明电极腰孔的形状会直接影响二次电子从腰孔逃逸的数量,并进一步影响腔室壁温度,导致壁吸附气体的释放,提升高压打火的频率。模拟分析了二次电子的传输路径,模拟显示靶面溅射二次电子一部分从腰孔溢出轰击在腔室壁,一部分溅射在电极内侧,少部分被反向加速轰击在陶瓷窗上,模拟结果与实物痕迹相吻合。基于该结果开展了电阻与磁场两种方式下二次电子的抑制实验,结果表明采用30−68 kΩ的电阻能较好抑制二次电子,此时能在相对较小的电流下获得更高的中子产额;使用1.3 T剩磁永磁铁在中心产生约100 Gs磁场,能实现二次电子的有效偏转,不影响中子产额的情况下电流下降约23%,实现二次电子的抑制效果。总的来说,在保证电极内部真空度的情况下,应尽量在电极壁开小孔或不开孔或采取有效的二次电子抑制措施,有助于提升中子发生器的稳定性,进而延长其使用寿命。