關(guān)于氫氦同軸離子注入機(jī)離子源的研究.pdf

1、核電站的長(zhǎng)期安全運(yùn)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(shí)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(qiáng)國(guó)都在興建能同時(shí)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(xué)開展了世界上首臺(tái)三離子束與透射電子顯微鏡聯(lián)機(jī)設(shè)施的建設(shè)。該設(shè)施由一臺(tái)400kV的離子注入機(jī)，一臺(tái)50kV氫、氦同軸離子注入機(jī)

2、，一臺(tái)300keV高分辯透射電子顯微鏡和一臺(tái)3MV串列離子加速器連接組成。該聯(lián)機(jī)裝置利用低能(10-50keV)離子注入機(jī)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(shí)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(jī)離子源是聯(lián)機(jī)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(diǎn)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(duì)簡(jiǎn)單，有較長(zhǎng)的工作壽

3、命，是以被用作氫氦同軸離子注入機(jī)的離子源。
　　本文對(duì)氫氦同軸離子注入機(jī)所用潘寧離子源的各項(xiàng)性能進(jìn)行了較為詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)分析，并且探究了離子源的兩個(gè)陽極分別施加電壓對(duì)離子源引出束流質(zhì)譜的影響。本文通過研究各項(xiàng)參數(shù)與離子源性能之間的規(guī)律發(fā)現(xiàn):適當(dāng)高的磁場(chǎng)強(qiáng)度有利于降低離子源的工作氣壓。該離子源的引出束流強(qiáng)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(dāng)改變離子源兩個(gè)陽極的放電結(jié)構(gòu)后，放電電壓對(duì)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(duì)離子源的影響為探究進(jìn)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(qiáng)度大、品質(zhì)好的離子束流，在600至750V的放電電壓