一、潘宁离子源中电磁场和气压对氢气电离的影响（论文文献综述）
巨少甲[1]（2021）在《双向引出的潘宁离子源模拟与实验研究》文中研究表明
赵思佳[2]（2021）在《中子管微波离子源磁路及引出系统优化设计》文中提出中子管是一种加速器型中子源,由离子源,加速系统,靶,气压调节系统组成。它在石油测井、爆炸物和毒品检测、放射性医学和反应堆物理等领域具有广阔的应用前景。离子源作为中子管的重要组成部分之一,它将氘氚气体电离产生等离子体并引出成束。离子源的性能以及引出束流的品质会影响中子管的产额、寿命和稳定性等。不同离子源的工作机理不同,生成的等离子体内各类离子所占百分比也不同。中子管主要原理是内部的单原子氘氚离子发生反应生成中子,微波离子源产生的单原子离子比在80%以上,本文使用微波离子源作为中子管的注入源。微波离子源的性能受许多参数的影响,尤其是磁路结构和引出系统。对于2.45 GHz微波离子源,在微波窗处提供合适的磁场强度可提高微波吸收效率,磁场分布均匀的前提下增加ECR区数量可产生高密度等离子体。使用CST Studio Suite模拟了不同放电室壁材料的离子源内部磁场。通过实验以及仿真软件,设计了单磁环、双磁环、多磁环多种磁路系统以优化放电室的轴向磁场,并比较了轴向充磁和径向充磁双磁环在最佳模式下的磁场分布。不同应用的中子管对离子束有着不同的特殊要求,分别针对高产额中子管和标记中子管设计了引出系统。高产额中子管的束流强度大,易造成靶损伤进而影响中子管寿命。为其设计了双狭缝二电极引出系统,通过调整狭缝位置和大小使打到靶端的束流分布均匀并扩大离子束的轰击面积。带有α探测器的标记中子管常用于探测爆炸物位置等,其引出束流需被聚焦以形成小靶点。针对标记中子管设计了三电极引出系统,分别改变引出极的位置、厚度以及各电极的电压等参数实现小靶点要求。离子源最重要的目标之一就是制造高电流密度的离子束,为提高束流强度设计了一种在等离子电极后放置正偏压电极的引出系统。引出孔附近形成了高密度等离子体,可有效提高中子产额。
金明远[3]（2021）在《用于中子管的微波离子源及引出特性的仿真研究》文中研究表明中子管是一种小型加速器中子源,由于其具有中子产额可控、成本低、能谱性好、便携等优点已应用到工农医等众多重要领域。中子管是由离子源、加速系统、靶以及气压调节系统构成的一种电真空装置,它的工作原理是由离子源引出的离子在靶上发生氘氘或氘氚核反应,生成氦核的同时产生中子,两种反应产生的中子所具有的能量不同。随着社会的不断进步与发展,在中子管性能方面的要求也在不断地提高,而离子源作为中子管中关键的一个组成部分,离子源的性能会直接影响到中子管的性能,因此,研究用于中子管离子源的相关特性具有一定的研究价值。目前,应用在中子管中的离子源有许多种,在国内应用较多的离子源为潘宁离子源,与潘宁离子源相比,微波离子源具有许多优点,微波离子源能形成较高的等离子体密度、气体电离程度大、使用寿命较长,且微波离子源的构成中不含有阴极等,这些优点使得微波离子源将是未来高产额小型化中子管中所需离子源的较优选择,因此对用于中子管的微波离子源开展研究对中子管的小型化发展有一定的促进作用。微波离子源是一种磁约束等离子体装置,其基本工作原理是利用微波能量来加热气体电离形成等离子体,而离子源在产生等离子体的过程中会受到多种因素的影响。为了更加深入的了解用于中子管的微波离子源的放电特性和引出束流特性,本文以微波耦合等离子体的放电原理为研究起点,在微波离子源放电特性的研究时利用COMSOL多物理场仿真软件,在束流引出特性的研究时利用CST电磁仿真软件,对微波离子源的仿真模型进行了设计,并通过控制变量法,分别探究相关参数对微波等离子体的放电特性和离子源引出束流特性的影响规律,进行分析总结得出相关规律。主要的研究工作分以下几部分:（1）在理论方面,根据微波耦合等离子体的放电原理,首先通过多物理场仿真软件COMSOL建立微波离子源的仿真结构,然后利用软件中的AC/DC模块对微波离子源结构中的磁铁进行仿真设计。通过仿真实验发现,在微波离子源的结构设计中,所需的磁铁结构采用磁环组合的效果较好,而且可以根据实际所需进行磁环尺寸的调整,通过修改相关参数可以满足所需的磁场分布。（2）在中子管微波离子源放电特性方面的研究上,利用COMSOL软件中的微波等离子体模块,采用控制变量的研究方法,通过改变放电气压、微波输入功率、放电腔室大小以及放电腔室外壁材料等参数,得到离子源结构参数变化时对放电腔室内电子密度分布的影响规律。根据仿真结果得出,放电腔室内的电子密度受放电气压的影响较大,且随放电气压的增大而增加;而微波输入功率产生的影响较小;放电腔室的大小和放电腔室外的材料也会对腔室内的电子密度产生一定的影响,当放电腔室逐渐增大时,电子密度也在逐渐增加;放电腔室外的材料对电子密度产生的影响主要体现在腔室外最内层的材料,当最内层材料相同时,放电腔室外的材料层数对电子密度的影响不大。（3）在中子管微波离子源束流引出方面的研究上,采用CST电磁仿真软件,首先设计微波离子源的束流引出结构,利用控制变量的研究方法,通过改变离子源电极的引出孔直径、离子源电极的卷边高度、离子源电极的外部倒角半径、加速电极的引出口直径、加速电极的高度、加速电极所接的电压和两电极间距离相关参数进行仿真实验,根据仿真结果分析并总结相关规律。通过仿真实验发现,当离子源电极引出孔直径增大时,引出束流在加速电极底部的束斑分布面积也随之增加,且聚焦点向离子源电极方向逐渐移动;离子源电极引出口卷边高度对引出束流的影响主要在2 mm～5mm的变化范围内;除此之外,离子源电极是否有倒角也会产生一定的影响;对加速电极而言,由于在实验过程中,加速电极引出口直径均大于离子源电极引出口直径,所以加速电极引出口直径产生的影响较小;但加速电极的高度和所接电压的不同则对引出束流产生一定的影响,当加速电极的高度增大时,束斑分布面积会逐渐增加,且聚焦点逐渐向离子源电极方向移动;随着加速电极所接负高压的增大,束班面积逐渐增大,且聚焦效果更明显;除了电极本身参数的变化会对束流产生影响外,两电极间距离也会有一定的影响,束斑面积会随着距离的增大而增加,且聚焦点逐渐靠近离子源电极。
于子童[4]（2020）在《密封型中子管离子源及引出系统模拟优化研究》文中提出中子管是研究中子物理和中子应用技术的重要工具,其工作原理是通过氘氚聚变反应产生能量为2.5 MeV或14 MeV的中子。其广泛应用于中子石油测井、爆炸物及毒品检测、原子核物理、反应堆物理、放射化学和医学、快中子生物学效应及辐照育种、核数据测量等方面。离子源、引出系统、靶是中子管的重要参数,合适的磁路系统可以改善离子源内粒子分布,从而产生致密等离子体,提高中子产额。中子管引出束流参数对不同的应用有不同的特殊要求。如爆炸物和毒品检测方面就要求带伴随α探测器标记中子管,α粒子的成像技术具有较高的空间分辨本领和较强的识别能力,根据α粒子的飞行时间和方向可推断其位置。因此离子束聚焦的研究对标记中子发展有重要意义。而中子辐照育种则是利用大量的中子对种子进行物理辐射,诱发其染色体的数量、结构和行为变异,从而在基础上进一步培育出新的种质资源。因此需要高产额的强流中子管发射大量的中子,且离子束要求大面积分散且均匀。本文通过CST Studio Suite进行磁场仿真,改变潘宁离子源内部磁场结构,从而产生致密等离子体,进而优化潘宁离子源,提高中子产额。针对标记中子管设计一种引出结构,使离子聚焦能满足标记中子小靶点要求。通过改变三电极位置、电压、改变引出极倒角形状、离子源磁场和电场等参数,确定小靶点最佳引出参数,设计静电罩装置成功抑制二次电子。为提高密封型中子管的束流强度,设计一种用于中子管的微波离子源新结构,并对微波负离子源束流引出进行模拟。研究微波离子源磁场,利用磁场对快电子进行约束俘获,设计多联线磁路系统,提高离子源腔体里等离子体密度。为提高负离子束流品质设计磁性过滤器和多孔引出结构。针对东北师范大学NT50型中子管,对其潘宁离子源及引出系统各参数进行结构设计,最终实现半径为1mm小靶点,对标记中子管的设计提供借鉴意义。在微波中子管引出系统中设计磁性过滤器有效地过滤引出束流中的电子,使束流利用率几乎达到100%,引出强流离子束。多孔引出结构改善靶热负载的均匀性,延长靶寿命。并且多孔结构能有效减小靶对离子源内部的干扰,稳定性较好,可用于制备性能良好的中子管。本文通过研究不同离子源及引出系统结构,从而优化密封型中子管,为以后考虑替换离子源奠定基础。
曲婉菊[5]（2020）在《中子管射频离子源放电特性及引出系统仿真研究》文中研究说明中子管是一种成本低、重量轻、操作维护简单、防护容易、适于现场使用的中子源设备,主要由离子源、加速系统、靶和气压调节系统等部分组成,其工作原理是通过氘氚的原子核反应产生中子。利用中子强大的穿透特性,中子管在基础科学研究、军事工程以及工农业等领域有着广泛的应用。当前,国内中子管采用的离子源主要是潘宁离子源,潘宁源中子管以其稳定的离子束密度在国内和国际上得到了一定认可,但其中子产额要超过109n/s很困难。随着核技术的发展,国外射频源驱动的中子管由于其更高的中子产额,束流稳定,使用寿命长等优点得到了更多研究者的青睐,离子源是中子管的重要组成部分,离子源的优劣更是会极大程度的影响中子管的性能,因此,开展中子管射频离子源的研究工作,对高产额中子管的研制具有重要的应用价值。中性气体电离形成等离子体的过程受到很多因素的影响。为了深入了解用于中子管的射频离子源的放电特性和束流引出规律,从射频感应耦合等离子体的放电原理入手,建立氢气放电模拟研究的理论模型,运用麦克斯韦方程组等公式分析和推导等离子体放电过程中影响粒子密度的重要因素,结合Comsol软件中的二维轴对称模型和三维立体模型,分别设计相应的几何结构,设置仿真实验,采用单一变量法,观察相关结构对于等离子体放电特性和束流引出的影响规律,得出了一些有价值的结论,具体研究工作如下:（1）在理论方面,以射频源的放电原理为基础,通过基本碰撞反应建立氢气放电时的碰撞反应截面数据库,结合该数据库和玻尔兹曼方程-两项近似模块计算出仿真过程中的重要参数,为中子管射频离子源的模拟仿真提供理论支撑。（2）在模拟仿真方面,使用Comsol多物理场仿真软件的低温等离子体模块,对中子管射频离子源的放电特性进行研究,从宏观的角度上模拟射频感应耦合等离子体的氢离子密度分布。通过改变线圈功率、放电气压、线圈类型、线圈尺寸等参数,得到离子源结构参数变化时对氢离子密度分布的影响规律。（3）设计中子管射频离子源束流引出结构,使用Comsol软件的带电粒子追踪模块,对氢离子引出结构进行研究。改变引出孔直径、引出电压和加速间隙进行仿真实验,根据模拟仿真结果总结这些参数变化时对电场的影响以及对离子轨迹分布的影响规律。通过对大量仿真数据的分析,螺旋型天线的最佳参数是匝间距5mm,匝数4匝,线圈直径3.5cm,盘香型天线的最佳参数是匝间距6mm,匝数3匝,在线圈功率和放电气压分别为1W和1Pa的条件下,可以产生的氢离子数密度的最大值为5.04109/m3和4.96109/m3;等离子体电极引出孔直径取6mm,法拉第筒上端引出孔直径取8mm,加速间隙取14mm,引出电压取-120kV时,可以使聚焦面更靠近等离子体电极,引出束流在法拉第筒底端的分布面积更大。本文通过建立氢气放电碰撞反应截面数据库,利用仿真实验的方法总结了中子管射频离子源的放电特性和束流引出特性,掌握了射频源的一般规律,对日后中子管射频离子源相应参数的优化和具体结构设计有重要的指导意义。
李卓希,杨洪广[6]（2019）在《中子管用潘宁离子源电离特性研究》文中认为作为中子管的重要组件,潘宁离子源可电离工作气体、产生等离子体。通过离子源电离特性实验,观测电离电流受阳极电压、气压、磁场的影响以及电流延迟时间受阳极电压和气压的影响,进而分析得出离子源工作规律,获得10us的电离电流,对提高中子管工作性能具有实际意义。密封中子管是一种典型的小型加速器中子源,因具有结构紧凑、储运方便、产额可控等优点,不仅局限于国防方面,已扩展应用到到工业、农业、科学、安全检查、医学和国民经济的其他各重要部门,并起到重要作用（乔亚华,中子管的研究进展及应用:核电子学与探测技术,2008）。作为中子管的重要部件,潘宁离子源能在低气压下稳定工作,其
乔双,范琦,杨智清,曾军,李刚[7]（2018）在《中子管内潘宁离子源的建模与控制》文中提出由于中子管内离子源电流滞后于储存器电流,导致离子源电流的调节速度和稳定性不够高,进而影响中子产额的稳定性。本文在分析大量实验数据的基础上,建立了中子管离子源的数学模型,设计出相应的PID控制算法。经测试表明:所构建的离子源模型与实际离子源工作情况符合较好,改进的控制算法能减少稳定离子源电流所需时间,提高中子产额的稳定性。
石磊,黎明,王亚军[8]（2016）在《小型潘宁离子源放电及引出特性的数值模拟》文中提出为更好地理解低气压、弱电离条件下潘宁离子源放电过程中离子和电子的动力学行为,建立了简化小型氢气潘宁离子源放电物理模型,采用粒子模拟与蒙特卡罗相结合（PIC/MCC）的方法,考虑了电子与氢气之间的弹性碰撞、激发、电离以及氢原子、离子之间的弹性碰撞和电荷交换等过程,实现了氢气潘宁离子源从放电到离子引出全过程的数值模拟。对结构优化前后潘宁离子源的电场和磁场进行了模拟计算,考察了空间不同位置处的离子和电子在其电磁场中的运动轨迹,分析了阳极电压和源内气压对放电过程的影响,得到了实验中难以在放电腔内诊断得到的电子与离子数密度分布,引出极离子电流等宏观参数与文献实验结果一致。通过数值模拟使得对氢气潘宁放电机制的研究从定性过渡到定量,这对于潘宁离子源的设计和改进具有重要意义。
陈宇航[9]（2016）在《用于医用回旋加速器的负氢离子潘宁源的仿真与实验研究》文中研究指明内置式冷阴极潘宁负氢离子源为11MeV小回旋加速器提供负氢离子源。相对于其它类型的离子源,该离子源具有结构紧凑、无需复杂的注入段、束流纯度高、束流发射度低、从加速器中引出方便等优势。但是,与传统离子源相比,它在具备这些优势的同时,由这些优势带来的放电条件不同、气体流量大、阴极烧蚀严重等问题,给它的优化设计工作带来了很大困难。就目前的实际使用情况来说,离子源对加速器性能的限制主要在于其运行寿命太短,为了保证在离子源引出束流足够大的前提下,提升源的寿命,需要在物理与工程上进行更深入的研究。此工作通过计算离子源工作的真空环境,得到源内气压为4 Pa量级。然后根据源内的工作气压及其它工作参数对其等离子体各特征参数进行估计判断,参照实验室条件下放电的特征尺度与特征时间,判断出源内各物理过程对实际放电的影响,并得出对于本离子源,可以使用磁流体方程组对离子源进行描述。由磁流体模型结合气体的放电方程式,建立了离子源放电的计算机模型,在此模型中,电子的运动遵循磁流体方程组,离子运动遵循动量守恒方程,并根据模型对离子源内电荷的分布、反应的发生、宏观参数对放电的影响进行了分析。在以上理论工作的基础上,对离子源进行了阻抗变化特性的实验研究,分析了源的工作特性,并结合理论、模拟工作对源的放电情况进行了更深入的剖析,认识到源内放电的具体形式,并给出了离子源的优化设计方案。研究表明,本离子源在正常工作时,激发反应与电离反应发挥了同样重要的作用,源内的电子温度远远偏离于负氢离子电离的最佳电子温度。在这种工作状态下,增加弧流能够有效增加阴极电子发射流,同时阳极筒内的电子数密度也因此增加,低能段的电子数密度也随之增加,于是源内产生的负氢离子浓度得到了提升。虽然增加弧流的方式提升了离子源的产额,但是由于离子对阴极中心的大量轰击会使阴极寿命大幅降低,因此我们需要从结构上对离子源的放电结构进行优化改进,以此来降低离子源的放电阻抗。依据模拟结果,发现源内电离反应效率最高的区域在阳极筒的两端附近,在阳极筒的中心区域附近的反应效率较低,由此得到离子源降低电阻率的改进方案：缩短阳极筒的长度。依据实验中观察到的阴极中心烧蚀情况以及模拟中的阴极表面电荷轰击情况,得到阴极的改进方案：通过结构改进,减小单位面积上离子的轰击功率；采用耐轰击、耐高温的阴极。本文的创新性工作在于：将离子源内发生的大量物理过程结合实际,通过严密的逻辑推理建立了一个较完备的潘宁源放电物理图像,从理论、模拟、实验三个方面展开了对潘宁负氢离子源的研究,为离子源的进一步优化工作提出了较有意义的改进方案。
吴亚召[10]（2014）在《关于氢氦同轴离子注入机离子源的研究》文中研究说明核电站的长期安全运行极大程度依赖于核材料性能。核材料的特殊性体现在辐照效应和辐照催生效应。反应堆材料中嬗变产物（主要是氢和氦）与中子所致的位移损伤往往按特定比例同时产生,单离子束辐照不能观察到氢、氦与位移损伤的协同作用。世界核电强国都在兴建能同时模拟位移损伤和氢、氦协同作用的三离子束辐照装置。在这种背景下,厦门大学开展了世界上首台三离子束与透射电子显微镜联机设施的建设。该设施由一台400kV的离子注入机,一台50kV氢、氦同轴离子注入机,一台300keV高分辩透射电子显微镜和一台3MV串列离子加速器连接组成。该联机装置利用低能（10-50keV）离子注入机将氢、氦离子与产生位移损伤的中能重离子（400keV）通过两根管道同时引入透射电子显微镜,以模拟反应堆堆芯材料中因辐照效应而造成的显微结构转变。低能氢、氦同轴离子注入机离子源是联机设施的重要组成部分。与其它离子源相比,潘宁离子源的主要特点有：能在低气压下稳定工作,供电系统和自身结构相对简单,有较长的工作寿命,是以被用作氢氦同轴离子注入机的离子源。本文对氢氦同轴离子注入机所用潘宁离子源的各项性能进行了较为详细的实验分析,并且探究了离子源的两个阳极分别施加电压对离子源引出束流质谱的影响。本文通过研究各项参数与离子源性能之间的规律发现：适当高的磁场强度有利于降低离子源的工作气压。该离子源的引出束流强度随气压的升高而升高,随放电电压的升高先增加后减小；引出束流中的H+2含量在84%～91%范围内,并且随放电电压升高有一定程度的降低,随气压的升高有一定程度的升高；引出束流的张角随引出电压升高逐渐降低。当改变离子源两个阳极的放电结构后,放电电压对离子源的放电特性没有显着变化,引出束流中H2+；的含量随放电电压的变化与未改变阳极电压结构相比,变化幅度略有降低,但总的含量有微小的提高,这种放电结构改变对离子源的影响为探究进一步提高离子源引出性能提供了参考。在此基础上,我们确定适合离子源工作的放电参数,以获得工作稳定,束流强度大、品质好的离子束流,在600至750V的放电电压及0.043ml/min至0.20ml/min的进气量下,离子源可获得20～100μA的稳定离子束流。
二、潘宁离子源中电磁场和气压对氢气电离的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、潘宁离子源中电磁场和气压对氢气电离的影响（论文提纲范文）
（2）中子管微波离子源磁路及引出系统优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 中子管离子源及模拟方法 |
| 2.1 中子管的基本原理 |
| 2.2 离子源的种类及原理 |
| 2.2.1 潘宁离子源 |
| 2.2.2 微波离子源 |
| 2.2.3 射频离子源 |
| 2.3 CST软件介绍 |
| 第三章 磁路系统设计 |
| 3.1 微波离子源所需磁场条件 |
| 3.2 单磁环结构 |
| 3.3 双磁环结构 |
| 3.3.1 轴向充磁 |
| 3.3.2 径向充磁 |
| 3.4 多磁环结构 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 引出系统设计 |
| 4.1 高产额中子管引出系统 |
| 4.1.1 二电极引出系统 |
| 4.1.2 双狭缝式引出系统 |
| 4.2 标记中子管引出系统 |
| 4.2.1 三电极引出系统 |
| 4.2.2 偏压电极引出系统 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文研究内容总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表论文及着作情况 |
（3）用于中子管的微波离子源及引出特性的仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外的研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 1.5 论文研究的章节安排 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 微波离子源中子管的工作原理及应用 |
| 2.1 中子管的主要组成部分和应用 |
| 2.2 中子管的工作原理和应用 |
| 2.2.1 中子管的工作原理 |
| 2.2.2 中子管的应用 |
| 2.3 中子管微波离子源的结构和应用 |
| 2.3.1 中子管微波离子源的结构 |
| 2.3.2 微波离子源的应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 微波耦合等离子体的理论研究 |
| 3.1 等离子体概述 |
| 3.1.1 等离子体基本概念 |
| 3.1.2 等离子体特点 |
| 3.1.3 等离子体分类 |
| 3.2 等离子体的产生 |
| 3.2.1 光致电离 |
| 3.2.2 场致电离 |
| 3.2.3 热致电离 |
| 3.2.4 电子碰撞电离 |
| 3.3 等离子体的理论模型 |
| 3.3.1 等离子体的理论模型--电子的能量分布 |
| 3.3.2 等离子体的理论模型--流体方程 |
| 3.3.3 等离子体的理论模型--输运 |
| 3.4 微波耦合等离子体相关参数 |
| 3.4.1 密度 |
| 3.4.2 温度 |
| 3.4.3 热速度 |
| 3.4.4 德拜长度 |
| 3.4.5 等离子体压强 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 中子管微波离子源的COMSOL仿真研究 |
| 4.1 中子管微波离子源的放电原理及仿真模型 |
| 4.1.1 中子管微波离子源的放电原理 |
| 4.1.2 建立中子管微波离子源放电的仿真模型 |
| 4.1.3 中子管微波离子源放电所需磁铁的设计 |
| 4.2 中子管微波离子源放电特性的COMSOL模拟仿真 |
| 4.2.1 探究放电气压p_1变化对电子密度的影响 |
| 4.2.2 探究微波输入功率P_2变化对电子密度的影响 |
| 4.2.3 探究微波离子源放电腔室大小变化对电子密度的影响 |
| 4.2.4 探究微波离子源放电腔室外壁材料不同对电子密度的影响 |
| 4.3 中子管微波离子源放电特性的总结与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 中子管微波离子源引出系统的CST仿真实验 |
| 5.1 中子管微波离子源束流引出特性的理论分析 |
| 5.2 中子管微波离子源束流引出系统的CST建模仿真 |
| 5.2.1 CST仿真软件的简介与应用 |
| 5.2.2 中子管微波离子源束流引出系统的CST仿真结构 |
| 5.3 中子管微波离子源束流引出特性的仿真研究 |
| 5.3.1 探究离子源电极引出口直径Φ_1变化对束流引出特性的影响 |
| 5.3.2 探究加速电极引出口直径Φ_2变化对束流引出特性的影响 |
| 5.3.3 探究离子源电极引出口卷边高度h_1变化对束流引出特性的影响 |
| 5.3.4 探究加速电极所接电压U_2不同时对束流引出特性的影响 |
| 5.3.5 探究加速电极高度h_3变化对束流引出特性的影响 |
| 5.3.6 探究离子源电极和加速电极间距离d变化对束流引出特性的影响 |
| 5.3.7 探究离子源电极引出口外部倒角半径r_2变化对束流引出特性的影响 |
| 5.4 中子管微波离子源引出系统仿真研究的总结与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间主要科研成果 |
（4）密封型中子管离子源及引出系统模拟优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第二章 中子管理论分析及仿真软件介绍 |
| 2.1 中子管工作原理及结构 |
| 2.1.1 中子管基本原理 |
| 2.1.2 中子管结构 |
| 2.1.3 离子源种类及原理 |
| 2.2 中子管离子光学系统理论 |
| 2.2.1 束流概念 |
| 2.2.2 离子聚焦原理 |
| 2.3 CST仿真软件 |
| 2.3.1 CST粒子工作室及微波工作室 |
| 2.3.2 CST仿真软件主要算法 |
| 2.3.3 CST特点 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 标记中子管潘宁离子源及引出系统设计 |
| 3.1 磁场模式设计 |
| 3.1.1 轴向充磁 |
| 3.1.2 径向充磁 |
| 3.2 中子管电极透镜离子聚焦系统 |
| 3.2.1 等离子体生产的方法 |
| 3.2.2 二电极引出系统 |
| 3.2.3 扩张杯式外切口引出系统 |
| 3.2.4 三电极引出系统 |
| 3.3 影响靶点半径参数 |
| 3.3.1 位置参数 |
| 3.3.2 电压参数 |
| 3.3.3 引出极形状参数 |
| 3.3.4 等离子体密度参数 |
| 3.3.5 永磁透镜磁场参数 |
| 3.4 最佳小靶点 |
| 3.5 二次电子抑制分析 |
| 3.5.1 磁性抑制 |
| 3.5.2 静电罩 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 多种离子源磁路结构及离子束引出设计 |
| 4.1 微波离子源 |
| 4.1.1 负离子产生机理 |
| 4.1.2 微波离子源磁场分布 |
| 4.1.3 外置磁铁及网格引出系统 |
| 4.2 射频离子源 |
| 4.3 双等离子体离子源 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本论文主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间公开发表论文及着作情况 |
（5）中子管射频离子源放电特性及引出系统仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外的研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 1.4 本论文的主要特色性工作 |
| 1.5 论文研究的章节安排 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 射频离子源中子管的放电原理及主要应用 |
| 2.1 中子管的优势及主要应用 |
| 2.1.1 中子测井技术 |
| 2.1.2 中子照相 |
| 2.1.3 爆炸物的检测和毒品的检测 |
| 2.2 中子管射频离子源的优势及放电原理 |
| 2.3 中子管射频离子源概述 |
| 2.3.1 射频离子源放电原理 |
| 2.3.2 电容耦合等离子体 |
| 2.3.3 感应耦合等离子体 |
| 2.3.4 感应耦合等离子体放电击穿理论 |
| 2.3.5 中子管射频离子源研究意义与目的 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 射频感应耦合等离子体的理论研究 |
| 3.1 射频离子源的基本参数 |
| 3.1.1 射频离子源的基本参数——质量密度 |
| 3.1.2 射频离子源的基本参数——粒子温度 |
| 3.1.3 射频离子源的基本参数——空间尺度 |
| 3.1.4 射频离子源的基本参数——时间尺度 |
| 3.2 射频离子源的等离子体判据 |
| 3.3 射频离子源等离子体的产生 |
| 3.4 建立氢气放电碰撞反应截面数据库 |
| 3.4.1 氢放电空间的各种反应过程 |
| 3.4.2 Comsol模拟仿真的氢气截面数据库设定 |
| 3.5 使用氢气放电碰撞反应截面数据库计算电子输运系数 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 中子管射频离子源放电特性Comsol仿真实验 |
| 4.1 射频离子源放电的等离子体数值模型 |
| 4.2 螺旋型天线放电特性仿真研究 |
| 4.2.1 螺旋型天线放电仿真模型结构等参数的设定 |
| 4.2.2 改变螺旋型天线线圈功率观察对氢离子数密度的影响 |
| 4.2.3 改变螺旋型天线放电气压观察对氢离子数密度的影响 |
| 4.2.4 改变螺旋型天线线圈匝间距观察对氢离子数密度的影响 |
| 4.2.5 改变螺旋型天线线圈匝数观察对氢离子数密度的影响 |
| 4.2.6 改变螺旋型天线线圈直径观察对氢离子数密度的影响 |
| 4.2.7 螺旋型天线放电特性模拟仿真实验结论与分析 |
| 4.3 盘香型天线放电特性仿真研究 |
| 4.3.1 盘香型天线放电仿真模型结构等参数的设定 |
| 4.3.2 改变盘香型天线线圈功率观察对氢离子数密度的影响 |
| 4.3.3 改变盘香型天线放电气压观察对氢离子数密度的影响 |
| 4.3.4 改变盘香型天线线圈匝间距观察对氢离子数密度的影响 |
| 4.3.5 改变盘香型天线线圈匝数观察对氢离子数密度的影响 |
| 4.3.6 盘香型天线线圈匝间距和线圈匝数共同作用对氢离子数密度的影响 |
| 4.3.7 盘香型天线放电特性模拟仿真实验结论与分析 |
| 4.4 螺旋型天线和盘香型天线放电特性总结与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 中子管射频离子源引出系统Comsol仿真实验 |
| 5.1 中子管射频离子源束流引出系统理论分析 |
| 5.2 中子管射频离子源束流引出系统的Comsol模拟仿真 |
| 5.2.1 中子管射频离子源束流引出仿真模型和结构参数 |
| 5.2.2 中子管射频离子源束流引出特性数值模拟 |
| 5.3 中子管射频离子源引出系统总结与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间主要科研成果 |
（6）中子管用潘宁离子源电离特性研究（论文提纲范文）
| 1. 离子源结构与工作原理 |
| 2. 实验结果与分析 |
| 2.1 阳极电压对离子源电离电流的影响 |
| 2.2 气压对离子源电离电流的影响 |
| 2.3 磁场对离子源电离电流的影响 |
| 2.4 离子源电离电流的延时特性 |
| 3. 总结 |
（7）中子管内潘宁离子源的建模与控制（论文提纲范文）
| 1 中子管结构及原理 |
| 2 中子管内储存器和离子源的数学模型 |
| 2.1 储存器模型 |
| 2.2 离子源模型 |
| 3 稳定离子源电流的控制算法 |
| 3.1 PID控制算法原理 |
| 3.2 PID控制器参数整定 |
| 3.3 仿真结果与分析 |
| 4 结论 |
（8）小型潘宁离子源放电及引出特性的数值模拟（论文提纲范文）
| 1 物理模型和PIC/MCC模拟方法 |
| 2 计算及与文献实验结果的比较 |
| 2.1 电位分布 |
| 2.2 磁场分布 |
| 2.3 电子轨迹和放电区域特性 |
| 2.4 引出极离子电流 |
| 2.5 离子空间轨迹 |
| 3 结论 |
（9）用于医用回旋加速器的负氢离子潘宁源的仿真与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 离子源简介 |
| 1.2.2 潘宁离子源研究现状 |
| 1.2.2.1 潘宁离子源 |
| 1.2.2.2 负氢离子潘宁源 |
| 1.2.3 离子引出实验现状 |
| 1.3 主要研究内容及研究意义 |
| 第二章 潘宁离子源物理模型 |
| 2.1 等离子体的描述方式 |
| 2.1.1 等离子体的特征参量 |
| 2.1.1.1 等离子体的特征长度 |
| 2.1.1.2 等离子体振荡频率 |
| 2.1.1.3 等离子体特征时间 |
| 2.1.2 等离子体的参数 |
| 2.1.2.1 等离子体耦合参数 |
| 2.1.2.2 等离子体参数 |
| 2.1.2.3 弛豫时间 |
| 2.2 负氢潘宁离子源中的物理过程 |
| 2.2.1 电荷的产生 |
| 2.2.2 电荷的增殖与消亡 |
| 2.2.2.1 碰撞与电离的物理原理 |
| 2.2.2.2 电子碰撞引起的反应 |
| 2.2.2.3 重粒子的碰撞 |
| 2.2.2.4 粒子与固体物质的碰撞 |
| 2.2.2.5 气体的击穿 |
| 2.2.3 电荷的约束 |
| 2.2.3.1 电磁场作用力 |
| 2.2.3.2 扩散 |
| 2.3 离子源内各参数的数量级估计 |
| 2.3.1 数量级估计 |
| 2.3.2 参数的数量级比较及其物理含义 |
| 2.4 磁流体动力理论 |
| 第三章 基于磁流体模型的负氢离子潘宁源建模仿真 |
| 3.1 模型的选择及主要工作内容 |
| 3.2 COMSOL Multiphysics 5.1简介 |
| 3.3 模型基本假设 |
| 3.3.1 磁流体方程组 |
| 3.3.1.1 电子的连续性方程 |
| 3.3.1.2 电子的能量守恒方程 |
| 3.3.1.3 电子的动量守恒方程 |
| 3.3.1.4 状态方程 |
| 3.3.1.5 电子在电磁场中的扩散漂移 |
| 3.3.2 几何模型 |
| 3.3.3 模型边界条件 |
| 3.4 模拟结果与分析 |
| 3.4.1 阳极筒表面的参数分布与分析 |
| 3.4.1.1 Ar~+,Ar激发态粒子的数密度分布 |
| 3.4.1.2 电子的非弹性碰撞功率损耗 |
| 3.4.1.3 阳极筒表面电流分布 |
| 3.4.1.4 阳极筒表面电子数、电子温度分布情况 |
| 3.4.1.5 分析与小结 |
| 3.4.2 阴极表面的参数分布与分析 |
| 3.4.2.1 阴极表面的Ar~+离子参数 |
| 3.4.2.2 阴极表面的电子参数 |
| 3.4.2.3 小结 |
| 3.4.3 离子源轴向上的参数分布与分析 |
| 3.4.3.1 轴线上的电势分布 |
| 3.4.3.2 电子温度分布与分析 |
| 3.4.3.3 电子、Ar~+离子分布 |
| 3.4.3.4 非弹性碰撞功率损耗 |
| 3.4.3.5 对于离子产率的讨论与小结 |
| 3.5 小结与展望 |
| 3.5.1 小结 |
| 3.5.2 展望 |
| 第四章 负氢离子源的实验研究 |
| 4.1 实验台介绍 |
| 4.1.1 11MeV小回旋加速器离子引出系统简介 |
| 4.1.2 实验平台及工作环境介绍 |
| 4.1.2.1 实验台简介 |
| 4.1.2.2 真空系统 |
| 4.1.3 小结 |
| 4.2 离子源实验 |
| 4.2.1 引出系统设计 |
| 4.2.1.1 引出极结构设计 |
| 4.2.1.2 引出系统的性能以及其限制因素 |
| 4.2.1.3 设计结论 |
| 4.2.2 离子源阻抗变化实验 |
| 4.2.2.1 实验数据与实验现象 |
| 4.2.2.2 数据分析 |
| 4.2.2.3 结论 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）关于氢氦同轴离子注入机离子源的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 国内外加速器-透射电镜联机设施 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 国内外联机设施及所用离子源发展 |
| 1.2 国内外潘宁离子源的发展现状及研究趋势 |
| 1.3 本论文研究的意义 |
| 1.4 研究内容 |
| 第二章 离子源实验 |
| 2.1 离子源 |
| 2.1.1 离子源结构 |
| 2.1.2 离子源工作原理及特点 |
| 2.2 系统组成 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 结果与分析 |
| 3.1 离子源放电特性 |
| 3.1.1 磁场强度与气体密度关系 |
| 3.1.2 离子源伏安特性 |
| 3.2 离子源引出特性 |
| 3.2.1 引出电压的影响 |
| 3.2.2 放电参数的影响 |
| 3.3 引出束流质谱 |
| 3.3.1 氢电离过程 |
| 3.3.2 气压对束流质谱的影响 |
| 3.3.3 放电电压对束流质谱的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 离子源放电区结构的改变对离子源性能的影响 |
| 4.1 实验原理 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 放电电压对放电电流及束流强度的影响 |
| 4.2.2 对离子比影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论及后续工作建议 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 后续工作建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、潘宁离子源中电磁场和气压对氢气电离的影响（论文参考文献）
- [1]双向引出的潘宁离子源模拟与实验研究[D]. 巨少甲. 西京学院, 2021
- [2]中子管微波离子源磁路及引出系统优化设计[D]. 赵思佳. 东北师范大学, 2021(12)
- [3]用于中子管的微波离子源及引出特性的仿真研究[D]. 金明远. 东北师范大学, 2021(12)
- [4]密封型中子管离子源及引出系统模拟优化研究[D]. 于子童. 东北师范大学, 2020(02)
- [5]中子管射频离子源放电特性及引出系统仿真研究[D]. 曲婉菊. 东北师范大学, 2020(02)
- [6]中子管用潘宁离子源电离特性研究[J]. 李卓希,杨洪广. 电子世界, 2019(11)
- [7]中子管内潘宁离子源的建模与控制[J]. 乔双,范琦,杨智清,曾军,李刚. 原子能科学技术, 2018(07)
- [8]小型潘宁离子源放电及引出特性的数值模拟[J]. 石磊,黎明,王亚军. 真空, 2016(04)
- [9]用于医用回旋加速器的负氢离子潘宁源的仿真与实验研究[D]. 陈宇航. 中国工程物理研究院, 2016(03)
- [10]关于氢氦同轴离子注入机离子源的研究[D]. 吴亚召. 厦门大学, 2014(08)