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真空弧放电TiH合金阴极表面形貌分析

强激光与粒子束 2018年第1期30卷 102-105页

作者：董攀李杰郑乐刘飞翔龙继东石金水中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

TiH合金电极是一种含氢量非常高的金属材料,用它作真空弧离子源的电极,可在真空环境下产生强度非常高的氢离子流。相比纯金属材料电极,TiH电极除了出现真空弧放电特有的融蚀现象外,还存在气体释放过程,所以它的表面形貌具有一定的独特... 详细信息

TiH合金电极是一种含氢量非常高的金属材料,用它作真空弧离子源的电极,可在真空环境下产生强度非常高的氢离子流。相比纯金属材料电极,TiH电极除了出现真空弧放电特有的融蚀现象外,还存在气体释放过程,所以它的表面形貌具有一定的独特性。利用扫描电子显微镜观察了单次放电和多次放电后阴极表面形貌,发现阴极斑在阴极表面微裂纹附近连续分布,气体释放生成很多小孔,使阴极斑区域呈絮状结构;弧流越大,阴极斑数量越多;多次放电后,阴极斑朝含氢量多的地方移动。该结果有助于了解含氢电极的真空弧放电过程,对该类放电的应用具有一定参考意义。

关键词：真空弧放电 TiH合金阴极表面形貌

脉冲金属氢化物真空弧放电等离子体发射光谱特性

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强激光与粒子束 2015年第11期27卷 185-190页

作者：唐建邓春凤伍春雷卢彪胡永宏中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

利用发射光谱方法对真空弧离子源放电等离子体特性进行了诊断。同时,基于局域热力学平衡等离子体的发射光谱理论,建立了等离子体的发射光谱拟合模型,对真空弧放电等离子体光谱进行了分析。针对TiH真空弧离子源,分别对330-340nm与498-50... 详细信息

利用发射光谱方法对真空弧离子源放电等离子体特性进行了诊断。同时,基于局域热力学平衡等离子体的发射光谱理论,建立了等离子体的发射光谱拟合模型,对真空弧放电等离子体光谱进行了分析。针对TiH真空弧离子源,分别对330-340nm与498-503nm范围内Ti＋离子与Ti原子的发射光谱进行了对比拟合,获得了较好的符合度,解决了传统Boltzmann斜率法计算等离子体温度需要孤立的不受附近谱线干扰的线状光谱的困难。最后,利用该方法计算了真空弧离子源在不同放电条件下的等离子体发射光谱、等离子体密度与温度参数。结果表明,TiH真空弧放电等离子体温度在1eV左右,同时,放电所产生的氢原子要远远大于金属原子,并且随着真空弧离子源馈入功率的增加,TiH电极中解吸附出来的氢比蒸发出来的金属增加得更多,这有利于TiH离子源在中子发生器方面的应用。

关键词：发射光谱光谱拟合真空弧放电金属氢化物

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氢化钛镍合金阴极真空弧放电离子特性研究

原子能科学技术 2020年第4期54卷 577-582页

作者：赵光义王腾钫吴聪李正宏复旦大学现代物理研究所上海200433 中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

本文将氢化钛镍合金材料应用于强流长脉冲(200 A/270μs)真空弧放电实验中,该材料能在强流长脉冲真空弧放电产生的高温条件下保持较好的稳定性。使用飞行时间谱仪获得了氢化钛镍合金阴极真空弧放电产生的离子电荷态分布和离子成分。结... 详细信息

本文将氢化钛镍合金材料应用于强流长脉冲(200 A/270μs)真空弧放电实验中,该材料能在强流长脉冲真空弧放电产生的高温条件下保持较好的稳定性。使用飞行时间谱仪获得了氢化钛镍合金阴极真空弧放电产生的离子电荷态分布和离子成分。结果表明:Tin+和Nin+电荷态为1+、2+和3+,在放电过程的早期(0~30μs),H+成分随时间逐渐增加,在30μs时达到最大比例57%,而Tin+和Nin+(n=1,2,3)离子成分随时间逐渐减少,在30μs时达到最小比例43%;在放电过程的后期(30~270μs),H+成分迅速下降且在75μs后保持在总离子流的12%左右直至放电结束,Tin+和Nin+(n=1,2,3)含量随时间逐步增加,且在75μs后保持在总离子流的88%左右直至放电结束。

关键词：真空弧放电氢化钛镍合金离子电荷态离子成分

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X射线分幅相机真空弧放电损害研究

强激光与粒子束 2007年第2期19卷 321-326页

作者：曹柱荣丁永坤张海鹰白晓红刘百玉白永林中国工程物理研究院激光聚变研究中心四川绵阳621900 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710068

基于神光Ⅱ物理实验,研究了X射线分幅相机中真空弧放电对荧光屏和微通道板的损害。通过观测放电点在荧光屏上的位置和输出强度,发现X射线分幅相机存在的3种弧放电形式:散弧、强弧和定弧,由弧点位置和强度的时空变化比较了3种放电形式对... 详细信息

基于神光Ⅱ物理实验,研究了X射线分幅相机中真空弧放电对荧光屏和微通道板的损害。通过观测放电点在荧光屏上的位置和输出强度,发现X射线分幅相机存在的3种弧放电形式:散弧、强弧和定弧,由弧点位置和强度的时空变化比较了3种放电形式对器件的损害程度和对相机工作状态的影响。散弧在一定真空度条件下具有很好的稳定性,并且微放电不影响XFC正常性能;强弧的屏输出强饱和,MCP和荧光屏被一次性损害,相机无法正常工作;定弧对相机的正常工作没有影响,放电在两种屏压加载下都表现出稳定的趋向。由场致电子发射理论解释了放电机理,分析了弧放电损坏的稳定性,由实验结果推导了定弧的场增强因子。

关键词： X射线分幅相机真空弧放电荧光屏微通道板场发射

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氘化物阴极真空弧放电光斑分布

强激光与粒子束 2021年第3期33卷 99-103页

作者：董攀刘尔祥李杰江孝国王韬石金水龙继东中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

氘化物真空弧放电在许多领域均有应用,如无损检测、石油探井、中子活化分析等。和金属阴极不同,氘化物阴极放电时会释放大量的气体分子,表现出许多不同性质。采用放大镜头和ICCD相机观察了氘化物阴极真空弧放电光斑分布。测量系统的空... 详细信息

氘化物真空弧放电在许多领域均有应用,如无损检测、石油探井、中子活化分析等。和金属阴极不同,氘化物阴极放电时会释放大量的气体分子,表现出许多不同性质。采用放大镜头和ICCD相机观察了氘化物阴极真空弧放电光斑分布。测量系统的空间分辨率约为5μm,时间分辨率最小2 ns。放电脉冲半高全宽(FWHM)0.9μs,弧流波形为半周期正弦波。实验结果表明,氘化物真空弧放电时,所有阴极斑聚集为一个群落,表现为一个大光斑;在液滴作用下,阴极斑群落偶尔也会分裂为两个或多个群落;光斑形状不受弧流影响,但面积和亮度会随弧流增加而增大。氘化物阴极放电斑点聚集有利于产生高密度等离子体,提高放电效率。

关键词：氘化物阴极真空弧放电阴极斑放电光斑高速摄影法

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强流短脉冲电子枪研究

强流短脉冲电子枪研究

作者：宗阳中国科学院研究生院（近代物理研究所）

学位级别：硕士

随着电子加速器装置的不断发展，电子枪作为其中发射电子束的重要部件而受到广泛关注。流强高、脉冲宽度短的电子枪成为其中一个重要的发展方向。目前，强流短脉冲电子枪已经在国内外各大电子加速器装置中取得了长足的发展与广泛的应用... 详细信息

随着电子加速器装置的不断发展，电子枪作为其中发射电子束的重要部件而受到广泛关注。流强高、脉冲宽度短的电子枪成为其中一个重要的发展方向。目前，强流短脉冲电子枪已经在国内外各大电子加速器装置中取得了长足的发展与广泛的应用。本文重点对其中的两种强流短脉冲电子枪的研究工作做了一些介绍与说明。首先介绍针对中科院近代物理研究所介质壁加速器平台研制的真空弧脉冲电子枪设计与研制工作。研究真空弧放电的形成及物理过程;给出所需真空弧脉冲电子枪的设计参数;同时根据真空弧现象的放电特性，设计出利用真空弧放电现象来产生电子束的阴极构件——闪光板并进行试验验证了该电子枪生成脉冲电子束的原理可靠性;计算机模拟了设计的真空弧脉冲电子枪内部的静电场分布。经测试，该电子枪可以产生脉冲电子束，峰值束流强度超过了2.5安培，脉宽实现了从微秒级到纳秒级可调，导流系数超过了7.2106泊，实现了与介质壁加速器的联调联试，基本可以满足该实验平台的实验要求，对介质壁加速器的下一步实验具有一定的帮助作用。其次文章主要介绍为了满足利用电子束来诊断高能量密度物理的实验要求，需要研制一台工作频率位于C波段的光阴极微波电子枪的一些初步概念性设计工作。这种类型的脉冲电子枪是利用脉冲激光束打在光阴极材料上的光电效应形成了脉冲电子流，同时依靠1.6cell微波腔内极高的微波场强使得电子束可以在极快的时间内达到接近光速的效果，这样就可以很好的控制束团的发射度，从而达到提高电子束束流品质的目的。其中主要可以分为两部分：光阴极材料的初步研究及C波段1.6cell微波腔的概念性设计。首先是光阴极材料的选定，参考国内外相关实验结果，结合我们自身实验需求，我们选定使用金属作为光阴极材料并确定了阴极形状及大小;另外，我们从微波腔长度、半径、孔径的大小等方面都对其进行了计算机模拟设计，以求达到控制发射度从而提高束流品质的目的：模拟两个腔体之间的长度关系对轴向微波场的影响;径向微波场与腔内半径之间的线性关系;微波腔体半径与工作频率之间的关系，这一系列计算机模拟结果都对今后研制该电子枪打下可靠的基础。

关键词：真空弧放电静电场模拟光阴极微波电子枪光阴极材料微波场分布

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阴极真空弧离子源的研制

原子核物理评论 1997年第3期14卷 164-166页

作者：张孝吉张荟星周凤生吴先映李强刘风华北京师范大学低能核物理所北京市辐射中心

为发展金属离子束材料表面改性技术的工业应用，北师大低能核物理所研制成阴极真空弧离子源和离子注入装置．简要介绍该设备的结构、原理和性能．

关键词：真空弧放电 MEVVA 离子源离子注入表面改性

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小型脉冲中子发生器用真空弧离子源研制

太赫兹科学与电子信息学报 2021年第2期19卷 334-337页

作者：董攀蓝朝晖郑乐李杰王韬杨振龙继东中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999 四川新网银行股份有限公司四川成都610000 中山大学中法核工程与技术学院广东珠海519082

真空弧离子源以其结构简单、空间紧凑、氘离子流强大等优点,非常适合在小型脉冲中子发生器中使用。本文介绍了一款小型真空弧离子源,它利用氘化钛阴极同时作为氘气源和电极,避免了复杂的气路管道。该离子源外径约20 mm,长25 mm。采用电... 详细信息

真空弧离子源以其结构简单、空间紧凑、氘离子流强大等优点,非常适合在小型脉冲中子发生器中使用。本文介绍了一款小型真空弧离子源,它利用氘化钛阴极同时作为氘气源和电极,避免了复杂的气路管道。该离子源外径约20 mm,长25 mm。采用电荷耦合器件(CCD)相机拍摄了该离子源放电光斑,发现弧流越大,光斑越大。采用偏压平板测量了该离子源的饱和离子流,当弧流大于100 A时,饱和离子流可达1 A以上。采用磁分析测量了等离子体中氘离子比例,结果表明氘离子比例随弧流增加而增加,最大约为27%。最后测量了该离子源在120 kV高压下打氘靶的中子产额,当弧流为100 A,脉宽为5μs时,中子产额约1×10^(5) n。该源可应用在小型脉冲中子发生器中。

关键词：脉冲中子发生器真空弧放电离子源

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多阴极金属蒸气真空弧离子源

核技术 1991年第8期14卷 479-484页

作者：朱祥正张荟星张孝古北京师大低能核物理研究所

设计了一台多阴极的金属蒸气真空弧离子源,它有18个阴极,任一阴极都能在真空状态下被迅速接入电路工作。这是一种新型的强流金属离子源,特别适用于离子注入、材料改性。在脉冲工作方式下,引出了Al、Ti、Cr、Ni、Cu和Nb等元素的离子,平... 详细信息

设计了一台多阴极的金属蒸气真空弧离子源,它有18个阴极,任一阴极都能在真空状态下被迅速接入电路工作。这是一种新型的强流金属离子源,特别适用于离子注入、材料改性。在脉冲工作方式下,引出了Al、Ti、Cr、Ni、Cu和Nb等元素的离子,平均束流达10mA以上,引出束流与阴极材料、弧流、引出电压等有关。该源的工作真空度为300μPa。

关键词：离子源真空弧放电等离子体