Experimental Study of Diagnosis Neutral Beam for HT-7 Tokamak

Parametrical effect on plasma discharge and beam extraction in the diagnosis neutral beam （DNB） system for HT-7 tokamak was studied experimentally. Useful results with an improved beam quality were obtained.

中性束注入强流离子源放电电源及其时序控制

中性束注入是磁约束核聚变装置中加热等离子体最有效方法之一。为了建设完善中国环流器2号A装置1MW中性束注入器系统,对大功率强流离子源所需的弧放电电源、束线引出电源、辅助电源及控制时序等进行了设计研制。设计中采用了DSP控制技术、电流快速转移技术、IGBT串联调制器技术、高频开关电源技术、磁缓冲器技术以及工业以太网等诸多技术。该系统已经稳定地运行3a时间,开展了高参数注入实验,注入装置的中性束功率接近1MW,瞬时离子束功率超过2MW,脉冲宽度达到1s,在国内首次使等离子体离子温度超过2×107°C。实验结果表明:所研制的电源及控制系统能有效地用于强流离子束的引出和保护,完全满足HL-2A装置辅助加热系统的要求。

EAST强流离子源电源系统的初步测试运行

测试NBI大功率强流离子源的综合测试台正在建设,已研制了离子源等离子体发生器电源系统、等离子体电极高压电源及梯度极分压器、抑制极负高压电源等电源系统,以及高压传输线及缓冲器,在测试台上开展了对EAST中性束注入器第一台兆瓦级强流离子源样机进行整体电源系统测试和离子源起弧放电的初步测试,完成了离子源电源系统初步性能测试及系统整体联调,给出了各套电源系统测试运行达到的参数指标,在兆瓦级强流离子源样机上获得了首次离子源起弧放电的实验结果。

离子束流剖面分布离线诊断方法探索

提出了一种基于二次离子质谱分析技术的离子束流剖面分布的离线诊断方法,具有分辨率高、可同时给出束流剖面分布和成分信息的特点。利用数值模拟方法对该诊断方法的可行性进行了分析和讨论,并结合原理实验给出了验证结果。结果表明:该方法可以用于真空密封型中子发生器离子束流剖面分布的诊断,能够成为其他诊断方法的验证手段和有力补充。

小型脉冲中子发生器用真空弧离子源研制

真空弧离子源以其结构简单、空间紧凑、氘离子流强大等优点,非常适合在小型脉冲中子发生器中使用。本文介绍了一款小型真空弧离子源,它利用氘化钛阴极同时作为氘气源和电极,避免了复杂的气路管道。该离子源外径约20 mm,长25 mm。采用电荷耦合器件(CCD)相机拍摄了该离子源放电光斑,发现弧流越大,光斑越大。采用偏压平板测量了该离子源的饱和离子流,当弧流大于100 A时,饱和离子流可达1 A以上。采用磁分析测量了等离子体中氘离子比例,结果表明氘离子比例随弧流增加而增加,最大约为27%。最后测量了该离子源在120 kV高压下打氘靶的中子产额,当弧流为100 A,脉宽为5μs时,中子产额约1×10^(5) n。该源可应用在小型脉冲中子发生器中。

离子注入材料改性用强流金属离子源

为满足离子注入材料改性研究和实际应用的需要。研制了一个金属蒸汽真空弧(简称MEVVA)离子源.这是一新型离子源种,它利用阴极和阳极间的真空弧放电原理由阴极表面直接产生高密度金属等离子体,经一多孔三电极系统引出得到强流金属离子束.该源脉冲工作方式,已引出Al,Ti,Fe,Cu,Mo和W等离子,脉冲离子束流强度为0.6～1.26A,Ti的平均束流强度已达10mA.引出束流大小与源的工作参数、引出结构和电压以及阴极材料有关。该源没有气体负载,工作真空度为3×10^(-4)Pa。

加弧辉光离子渗镀技术新进展

本文介绍了加弧辉光离子渗镀技术的基本原理 ,几年来在基础研究和应用研究方面取得的新进展 ,以及本技术的延伸与扩展。研究表明该技术可以在普通碳钢、钛合金表面形成各种金属及合金的渗层、镀层、渗镀结合层 ,也可在其表面合成金属氮碳化合物薄膜 ,达到提高表面耐磨、抗蚀。

弧光放电氩离子清洗源

弧光放电氩离子清洗源是提高膜基结合力的新技术。由空心阴极枪、热丝弧枪、阴极电弧源发射的高密度弧光电子流把氩气电离,用得到的高密度的氩离子流清洗工件。工件偏压200V以下,工件偏流可以达到10A-30A,弧光放电氩离子流密度大,对工件的清洗效果好。本文介绍了几种配置弧光放电氩离子清洗源的电弧离子镀膜机和磁控溅射镀膜机。

大束斑强流金属离子源

介绍了新研制成的 MEVVA-Ⅱ和 MEVVA-ⅡA 离子源的结构特点和某些实验结果.新源采用大面积引出,引出直径60mm.该源脉冲工作,最大束流占空比为6%,已引出 Mg,Al,Ti,V,Cr,Fe,Ni,Cu,Zn,Y,Zr,Mo,Nb,Sn,W 和 Pb 等金属元素的离子,平均束流强度在10mA 以上,最大平均束流强度已超过20mA.MEVVA-ⅡA 源还采用了可推进的阴极结构,使阴极寿命大大提高,在引出平均束流10mA(Ti)条件下,已连续稳定运行16h.

弧光离子源耦合轴向磁场等离子体渗氮处理奥氏体不锈钢

目的提高奥氏体不锈钢的硬度、抗磨损性能。方法利用弧光离子源耦合轴向磁场,对奥氏体不锈钢表面进行等离子体渗氮处理。通过场发射扫描电子显微镜对渗氮层表面形貌及厚度进行分析。利用球盘式摩擦磨损试验机、维氏显微硬度测试仪对渗氮试样的耐磨损性能及硬度进行分析。使用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对渗氮层表面的相结构及成分进行分析。结果当磁场强度低于80Gs时,渗氮层主要以扩张奥氏体相(γN相)为主。随着磁场强度的增加,渗氮层中逐渐析出铁氮化物及氮化铬相,渗氮层厚度出现增加—减小—增加的变化趋势;渗氮层表面显微硬度先增加,当磁场强度为80 Gs时达到最大值1100 HV0.05,而后略有降低。与未渗氮样品相比,渗氮样品的磨损率明显降低,磁场强度为80 Gs的样品磨损率达到最低值。结论弧光离子源耦合到轴向磁场后,不仅大大提高了渗氮效率,对渗氮样品的表面显微硬度及耐磨性也都有明显提高。

多阴极金属蒸气真空弧离子源

设计了一台多阴极的金属蒸气真空弧离子源,它有18个阴极,任一阴极都能在真空状态下被迅速接入电路工作。这是一种新型的强流金属离子源,特别适用于离子注入、材料改性。在脉冲工作方式下,引出了Al、Ti、Cr、Ni、Cu和Nb等元素的离子,平均束流达10mA以上,引出束流与阴极材料、弧流、引出电压等有关。该源的工作真空度为300μPa。

一种小型真空弧离子源的触发放电结构优化研究

在对一种小型触发型真空弧离子源的研究过程中发现,稳定的触发过程对真空弧离子源的主弧形成以及后续离子引出过程是至关重要的。传统触发结构为简单的触发极、绝缘体和阴极堆叠而成的“三明治”结构,触发过程为绝缘体表面的沿面放电过程,该结构若要实现稳定的触发需要很苛刻的外加条件。优化触发结构可有效提高离子源工作稳定性,降低电源要求及成本。针对以上情况,文章提出了一种新的触发放电结构,并论证了其触发放电的稳定性。

高能量离子束诊断质谱仪的研制及性能表征

本研究开发了一台应用于高能量离子束诊断的直线式飞行时间质谱仪,实现了其与高能真空弧放电离子源的联用。该仪器加速电压30 kV,飞行腔有效飞行距离1.5 m,通过短脉冲离子门精确截取,ICCD高速相机优化聚焦,仪器分辨率优于90 FWHM,对放电过程中产生的等离子体可实现不同时间的离子成分分析。将该方法用于真空弧放电离子源放电过程中离子成分的检测,放电2μs时,电离成分以气态离子C+、O+、C2+、O2+为主;放电6μs后,除气体成分外,还可以检测到Fe+、Cu+及其同位素金属离子峰。该仪器能够给出离子源放电产生离子的种类、价态以及相对含量等信息,可实现整个放电过程产生离子成分信息的准确诊断。

氘离子源的等离子体特性研究

用发射光谱法研究了真空放电氖离子源的等离子体性质．此等离子体处在钛空心阴极之中，是在真空放电时，由钛阴极释放出的氛和钛蒸气被部分电离而形成的．实验测定了显原子巴尔末谱线系中前三条谱线（λ＝６５６．１，４８６．０，４３３．９ｎｍ）的强度．实验的初步结果表明了此等离子体处在部分局部热力学平衡状态（ＰＬＴＥ）．利用ＰＬＴＥ理论，估算得到了等离子体的电子温度为７．５×１０３Ｋ，氘原子浓度为５．４×１０２４ｍ－３．氘离子浓度为５．