中子管射频离子源放电特性仿真研究  被引量:3

Simulation Study on Discharge Characteristics of RF Ion Source for Neutron Tube

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作  者:曲婉菊 张天 姜瀚 乔双[1] Qu Wanju;Zhang Tian;Jiang Han;Qiao Shuang(School of Physics,Northeast Normal University,Changchun 130024,China)

机构地区:[1]东北师范大学物理学院

出  处:《真空科学与技术学报》2019年第11期994-998,共5页Chinese Journal of Vacuum Science and Technology

基  金:国家自然科学基金资助项目(11275046);国家重大科学仪器设备开发专项资助项目(2013YQ040861);电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室开放基金资助项目(ZHD201701);吉林省科技厅优秀青年人才基金(20190103010JH);吉林省教育厅“十三五”科学技术研究规划项目(JJKH20190277KJ);中国博士后科学基金面上项目(2018M641759)

摘  要:国外射频离子源中子管的中子产额已经达到10^14n/s,明显优于潘宁源中子管。为了深入了解用于中子管射频离子源的放电特性,从射频感应耦合等离子体的放电原理入手,建立用于氢气放电模拟研究的理论模型。设计中子管射频离子源几何结构,运用麦克斯韦方程组在理论上推导了等离子体放电过程中影响粒子密度的因素。结合Comsol软件中的二维轴对称的电感耦合等离子体模型,采用单一变量法,通过仿真实验得到了线圈匝间距、线圈匝数、线圈直径、线圈功率和放电气压等参数对H^+密度分布和大小的影响。总结出H+在不同参数下的变化规律,得到了一些有价值的结论,为优化中子管射频离子源的实验参数和结构设计提供重要依据。H2 discharge in RF ion source of neutron tube,was mathematically formulated with 2D axisymmetric inductively coupled plasma(ICP)model,theoretically analyzed in Maxwell equations and numerically simulated with Comsol software.The influence of the factors,including the pressure,number/spacing of turns,diameter and power of coil,on the H^+-density was investigated.The simulated results show that the H^+-density strongly depends on the pressure and coil diameter,but weakly on the power and number/spacing of turns.For example,an increase of coil diameter(discharge pressure)significantly increases the H^+-density,because of larger ionization cross-section(because of higher density of particles).As the turn’s number increases from 1 to 7,the H^+-density increases at a decreasing rate.The power and turn’s pacing little affect the H^+-density.We suggest that simulated results be of some technological interest in design optimization of RF ion source of neuron tube.

关 键 词:中子管 射频离子源 H^+密度 仿真实验 

分 类 号:TN919[电子电信—通信与信息系统]

 

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