關(guān)于氫氦同軸離子注入機離子源的研究.pdf

1、核電站的長期安全運行極大程度依賴于核材料性能。核材料的特殊性體現(xiàn)在輻照效應(yīng)和輻照催生效應(yīng)。反應(yīng)堆材料中嬗變產(chǎn)物（主要是氫和氦）與中子所致的位移損傷往往按特定比例同時產(chǎn)生，單離子束輻照不能觀察到氫、氦與位移損傷的協(xié)同作用。世界核電強國都在興建能同時模擬位移損傷和氫、氦協(xié)同作用的三離子束輻照裝置。在這種背景下，廈門大學開展了世界上首臺三離子束與透射電子顯微鏡聯(lián)機設(shè)施的建設(shè)。該設(shè)施由一臺400kV的離子注入機，一臺50kV氫、氦同軸離子注入機

2、，一臺300keV高分辯透射電子顯微鏡和一臺3MV串列離子加速器連接組成。該聯(lián)機裝置利用低能(10-50keV)離子注入機將氫、氦離子與產(chǎn)生位移損傷的中能重離子(400keV)通過兩根管道同時引入透射電子顯微鏡，以模擬反應(yīng)堆堆芯材料中因輻照效應(yīng)而造成的顯微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。
　　低能氫、氦同軸離子注入機離子源是聯(lián)機設(shè)施的重要組成部分。與其它離子源相比，潘寧離子源的主要特點有:能在低氣壓下穩(wěn)定工作，供電系統(tǒng)和自身結(jié)構(gòu)相對簡單，有較長的工作壽

3、命，是以被用作氫氦同軸離子注入機的離子源。
　　本文對氫氦同軸離子注入機所用潘寧離子源的各項性能進行了較為詳細的實驗分析，并且探究了離子源的兩個陽極分別施加電壓對離子源引出束流質(zhì)譜的影響。本文通過研究各項參數(shù)與離子源性能之間的規(guī)律發(fā)現(xiàn):適當高的磁場強度有利于降低離子源的工作氣壓。該離子源的引出束流強度隨氣壓的升高而升高，隨放電電壓的升高先增加后減小;引出束流中的H+2含量在84％～91％范圍內(nèi)，并且隨放電電壓升高有一定程度的降低，

4、隨氣壓的升高有一定程度的升高;引出束流的張角隨引出電壓升高逐漸降低。當改變離子源兩個陽極的放電結(jié)構(gòu)后，放電電壓對離子源的放電特性沒有顯著變化，引出束流中H+2的含量隨放電電壓的變化與未改變陽極電壓結(jié)構(gòu)相比，變化幅度略有降低，但總的含量有微小的提高，這種放電結(jié)構(gòu)改變對離子源的影響為探究進一步提高離子源引出性能提供了參考。在此基礎(chǔ)上，我們確定適合離子源工作的放電參數(shù)，以獲得工作穩(wěn)定，束流強度大、品質(zhì)好的離子束流，在600至750V的放電電壓