潘宁电离 小型潘宁离子源中子管离子光学系统的研究

2018-03-27
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文章简介：中子发生器是一种有广泛应用前景的中子源,它通过D-D反应产生2.5MeV或通过D-T反应产生14MeV中子.离子源.离子光学系统.靶是中子管

中子发生器是一种有广泛应用前景的中子源,它通过D-D反应产生2.5MeV或通过D-T反应产生14MeV中子。离子源、离子光学系统、靶是中子管的重要组成部分。中子管工作时,离子源产生的离子被离子光学系统引出、聚焦(或发散)、漂移,最后投射到靶上,产生中子。

离子光学系统决定了束流的传输特性,并最终影响到中子管的中子产额、工作稳定性和使用寿命。因此,开展离子光学系统的研究是中子管设计中是必不可少的重要部分。

本文首先从束流光学基本原理出发,分析了束流在相空间的传输特性,中子管离子光学系统的特点及其对中子管性能的影响,推导了轴对称静电透镜及几种简单透镜的传输矩阵和静电透镜场中的束流包络方程,并讨论了强束流的情况下空间电荷效应对束流传输的影响。

分析并运用孔膜简化模型对中子管离子光学系统束流传输元件的传输矩阵进行推导为中子管传输系统研究提供理论基础。针对目前在石油测井中应用的非常广泛的潘宁离子源中子管离子光学系统,应用IGUN软件进行数值仿真工作,并对结果开展理论分析。

仿真中分析了不同电参数和不同等离子体密度条件下,束流的发射度,聚焦特性及靶上束斑的变化情况,初步掌握了小型潘宁离子源中子管离子光学系...