二次电子对离子束流品质影响的动态研究

孟晓慧; 董志伟

doi:10.11884/HPLPB201830.180135

二次电子对离子束流品质影响的动态研究

doi: 10.11884/HPLPB201830.180135

孟晓慧^1,,
董志伟^2, ,

1.
中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
1.
北京应用物理与计算数学研究所, 北京 100094

基金项目:

国家自然科学基金项目 11875094

详细信息

作者简介:
孟晓慧(1993—), 女，硕士，从事粒子束流物理研究; narutom0202@163.com

通讯作者:
董志伟(1962—), 男，博士，研究员，从事高功率微波、束流互作用等的研究; dong_zhiwei@iapcm.ac.cn

中图分类号: O45
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2018-05-09
- 修回日期: 2018-08-28
- 刊出日期: 2018-11-15

Dynamic study on effect of secondary electron on ion beam quality

Meng Xiaohui^1
,,
Dong Zhiwei^{2
, ,}

1.
Graduate School, China Academy of Engineering Physics, Beijing 100088, China
1.
Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100094, China

摘要

摘要: 基于粒子云网格的计算方法，建立了具有外电路的加速系统模型，模拟了氘离子束轰击靶面产生二次电子的过程，动态地分析了二次电子的产生对离子加速电压的影响以及对氘离子束束流品质和氘离子束轰击靶面能量的影响。结果表明，当有0.06 A的二次电子电流产生时，离子加速电压将会下降45%，从而导致氘离子束束流品质下降，参与氘氚反应的氘离子数减少，相应的氘离子束轰击靶面的能量下降43.8%。
- 粒子云网格 /
- 外电路模型 /
- 紧凑型中子管 /
- 氘离子束 /
- 二次电子
Abstract: This paper uses the technique of particle-in-cell to build an accelerating section model with external circuit to simulate the electron effect of deuterium ion beam bombarding the target surface and analyze the influence of secondary electrons on acceleration voltage, quality of deuterium ion beam and energy beam bombarding the target dynamically. The results indicate that the acceleration voltage will decrease 45% when there is 0.06 A electron current, which then lead to the deterioration of deuterium ion beam's quality. The energy of beam bombarding the target decrease 43.5%, which will influence the neutron yield.
- particle-in-cell /
- external circuit model /
- compact neutron tube /
- deuterium ion beams /
- secondary electrons

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图 1 具有外电路的加速区模型

Figure 1. Sketch of an acceleration region with an external circuit and a constant-power source

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图 2 内电路几何模型

Figure 2. Geometric model of the internal circuit

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图 3 电场矢量分布图

Figure 3. Electric field vector distribution

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图 4 电场强度分布

Figure 4. Electric field distribution

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图 5 二次电子发射系数

Figure 5. Secondary electron yield

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图 6 加速区间电压随时间变化

Figure 6. Potential between acceleration region

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图 7 氘离子束发射电流强度

Figure 7. D⁺ beams emission current

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图 8 氘离子的速度分布

Figure 8. Velocity distribution of D⁺ beams

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图 9 氘离子束轰击靶面能量

Figure 9. D⁺ beams energy bombarding on target

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图 10 氘离子束打在电极侧壁上的电流

Figure 10. D⁺ beams current on electrode

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图 11 加速区间电压随时间变化

Figure 11. Potential between acceleration region

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图 12 二次电子电流

Figure 12. Secondary electron current intensity

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图 13 氘离子速度分布

Figure 13. Velocity distribution of D⁺ beams

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图 14 氘离子束轰击靶面的能量

Figure 14. D⁺ beams energy bombarding on target

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图 15 氘离子束打在电极侧壁上的电流

Figure 15. D⁺ beams current on electrode

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