大面积负离子束源磁过滤器的设计及实验研究

中性束注入是磁约束核聚变能研究中重要的辅助加热手段。大面积负离子源是中性束注入系统的核心部件。在负离子源工作过程中,负离子的电子结合能非常小(约0.75e V),极易被高能电子破坏。为此需要设计过滤磁场降低电子温度,减少负离子的损失,同时也可以减少伴随引出的电子。根据大面积负离子束源的机械结构,分别设计了永磁体产生过滤磁场和利用等离子体电极(PG)电流产生磁场两种磁过滤器结构;通过有限元算法对产生的过滤磁场进行模拟分析和优化,完成了大面积负离子束源过滤磁场的研制。在负离子束源测试平台开展实验测试,引出区电子温度从5eV降至1eV。这个结果初步验证了大面积负离子束源的过滤磁场的性能,为大面积负离子束源的研制提供了支持。

过滤管道磁场对改进弧沉积系统弧放电和传输效率的影响

在 90°磁过滤管道和MEVVA源阴极之间加一 30～ 60V的正偏压 ,可使磁过滤管道起到阴极弧放电第二阳极的作用 .在此情况下对磁过滤管道磁场对MEVVA源阳极 阴极以及磁过滤管道 阴极 2个回路弧放电以及磁过滤管道等离子体传输效率的影响进行了实验研究 .研究表明 ,磁过滤磁场升高 ,磁过滤管道和阴极之间的弧放电规模降低 ,系统的等离子体传输效率升高 ,但对MEVVA源阳极和阴极之间的弧放电规模影响不大 .

过滤管道磁场在改进真空弧沉积系统中的作用

在 90°磁过滤管道和MEVVA源阴极之间加 30～ 60V的正偏压可使磁过滤管道起到阴极弧放电第二阳极的作用。在此情况下 ,就磁过滤管道磁场对MEVVA源阳极 阴极和磁过滤管道 阴极两个回路弧放电和磁过滤管道等离子体传输效率的影响进行了实验研究。研究结果表明 :随磁过滤磁场升高 ,磁过滤管道和阴极之间的弧放电规模降低 ,系统的等离子体传输效率升高 。

电弧离子镀薄膜中的颗粒尺寸及其影响的扫描电镜观察

用扫描电镜对比分析了电弧离子镀增加直线磁场过滤对沉积TiN和TiAlN薄膜中颗粒的密度和尺寸的影响。结果表明,TiN薄膜中颗粒的最大直径,从14μm减小到3μm,颗粒密度从109 cm2降低到105 cm2。TiAlN薄膜由于靶材中含有低熔点金属Al,因而发射出更大的颗粒,有的颗粒集团达到20μm,磁场过滤后颗粒尺寸减小,颗粒密度降低到106 cm2。分析了脉冲叠加直流偏压对TiCrZrN复合薄膜相组成的影响。颗粒可使电弧离子镀TiN CrN多层膜的结合力降低,并使针孔产生遗传。使用直线型磁场过滤及脉冲叠加直流偏压不仅使颗粒密度和尺寸显著降低和减小,而且多层化对小颗粒产生了包覆作用。