2-78  高频离子源等离子体参数的时空分布

唐平瀛  刘  铁  丁伯南  戴晶怡

   在通过D-T反应产生中子的低能倍压加速器中，采用3种类型的离子源：高频离子源、潘宁离子源和双等离子体离子源。其中，高频离子源以其很高的质子比（70%~ 90%）、长寿命和稳定的性能而得到了最广泛的应用。研究的高频离子源应用于ZF-200keV中子发生器中。该离子源由两个振荡管组成的推挽式振荡器激励，振荡频率为30MHz。高频功率通过4mH的电感耦合到放电管中，激发放电管中经钯管纯化后通入的氢气电离。离子源前部附加了纵向磁场，以提高放电效率。离子源引出电压加在顶部钨丝电极和吸极之间，引出电压0~8kV可调，在合适的工作条件下，可以获得约5mA的引出束流。

    高频离子源的光谱辐射来源于放电所形成的等离子体辐射，该等离子体由处于各种能量状态的氢原子、氢离子、氢分子、氢分子离子以及其它杂质原子、离子和电子组成，其中处于激发态的粒子，有可能通过自发跃迁到低能态而发出相应波长的辐射。因此，可通过用绝对定标后的光谱仪测得高频离子源等离子体的发射光谱得到等离子体参数。

    假定高频离子源等离子体处于部分局部热力学平衡状态（PLTE），实验采用绝对定标后的光学多道分析系统(OMA)测量了离子源等离子体在工作的不同阶段氢原子巴耳末谱线系中前三条谱线(l =656.28, 486.13, 434.05nm)的强度，采用PLTE理论，计算出了相应阶段高频离子源等离子体的电子温度、氢原子浓度、氢离子浓度等参数，从而得到有关参数随时间的变化情况（表1）。

表 1  高频离子源不同工作状态下的等离子体参数

　　高频离子源等离子体参数的空间分布的测量方法：首先采用绝对定标后的光学多道分析系统(OMA)测定了在y方向不同位置处高频离子源等离子体发射光谱中氢原子巴耳末谱线系中前3条谱线的强度，得出离子源等离子体发射光谱在y方向的分布，然后通过Abel变换，便可以得到该条氢原子谱线发射系数的径向分布。最后采用PLTE理论，可计算高频离子源等离子体有关参数在径向的分布情况。见图1。