ECR源强流高电荷态离子束四维发射度研究

题名	ECR源强流高电荷态离子束四维发射度研究
作者	方兴
答辩日期	2019-06-01
文献子类	博士
授予单位	中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
授予地点	中国科学院大学
导师	孙良亭
英文摘要	本论文针对ECR离子源引出束流横向相空间耦合以及Afterglow脉冲离子束流品质研究的需求,首次成功研制了第一台适用于ECR离子源引出能量范围的Pepper Pot发射度测量仪,用于获取离子源引出束流的横向四维发射度。研究的内容主要包括三个方面:(1)Pepper Pot发射度测量仪PEMiL(Pepper Pot Emittance Meter in Lanzhou)总体研制以及数据处理程序开发;(2)PEMiL结果校验;(3)ECR离子源引出束流横向相空间耦合研究以及Afterglow脉冲离子束流品质研究。Pepper Pot发射度测量仪作为横向四维发射度测量装置,优势在于测量时间短,理论上可直接获取短脉冲粒子束的瞬时发射度。针对ECR离子源引出束流的特性以及本论文研究需求,本论文PEMiL的主体部分采用单次测量构型。在本论文PEMiL总体研制过程中,首次使用KBr晶体粉末代替闪烁体成像,成功解决了束流光斑重叠问题;另外,通过光学研究,实验分析发现反射镜表面平整度是造成横向相空间分布畸变的主要原因,并通过将反射镜表面平整度提高至百微米量级,成功解决了相图不准确的问题。论文首次自主开发了一套数据处理程序,用于分析处理束流图像数据。实验调试结果表明本论文Pepper Pot发射度测量仪性能稳定,理论上可用作束流品质研究的测量装置。Pepper Pot发射度测量仪对外部参数较为敏感,测量结果往往具有不确定性。而离子源束流低能传输段另一种常用的发射度测量装置-Allison发射度测量仪,虽然由于工作机制的限制,不能直接用于束流横向四维发射度的测量,但是Allison发射度测量仪系统误差通常小于10%,测量结果非常接近实际值。论文首次将Allison发射度测量仪获取的束流横向二维相椭圆参数作为参考,实验分析验证PEMiL发射度测量结果与参考值之间的差异,最终分析结果表明论文PEMiL横向二维相椭圆参数结果相对于参考值之间的差异最大不超过20%,最小仅为4%。实验证明论文Pepper Pot发射度测量仪可作为后续束流耦合以及Afterglow脉冲束流品质研究的测量装置。利用本论文PEMiL首次获取LECR4平台75 keV,60 eμA,~(16)O~(5+)离子束流横向四维发射度以及完整的耦合项信息。实验结果表明随着G02螺线管电流极性以及电流值得变化,离子束横向四维发射度保持不变,但是横向二维发射度发生了明显的交换过程。从实验上证明了离子束横向相空间耦合相关结论。利用本论文PEMiL通过多次累积曝光的方案获取了LECR4平台75 keV,400eμA的~(16)O~(5+)Afterglow脉冲离子束尖峰宽度为2 ms的束流横向发射度。并同样地利用Allison发射度测量仪测量直流束相椭圆参数为参考结果,实验验证了多次累积曝光方案的可靠性,表明多次累积曝光方案可作为Afterglow脉冲束流品质研究的有效测量方法。利用本论文PEMiL获取了螺线管不同电流极性以及不同电流大小状态下Afterglow脉冲峰与直流束横向四维相空间分布。实验结果表明,由于等离子体有效半径远大于引出电极孔径,所以直流束四维发射度远大于Afterglow脉冲峰离子束四维发射度。
语种	中文
页码	126
内容类型	学位论文
源URL	[http://119.78.100.186/handle/113462/134947]
专题	近代物理研究所_加速器总体室
推荐引用方式 GB/T 7714	方兴. ECR源强流高电荷态离子束四维发射度研究[D]. 中国科学院大学. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所). 2019.