2-86  火花离子源引出束流特性

向  伟  唐平瀛  王春燕  谈效华

由于涉及高压和电离辐射等诸多的因素，长期以来，没有找到一种有效的手段对某特种电真空器件用火花离子源引出束流进行诊断。为此，用CR-39径迹探测器技术和直接照相法对火花离子源引出束流作用在靶部件上和加速间隙空间的分布进行了初步的诊断研究。其中为了避免高压和电离辐射的影响，将特种电真空器件中带电离辐射的部件取出，换上同样尺寸大小的CR-39探测器。经离子束轰击的CR-39探测器，在65℃的NaOH溶液(6 mol/L)中蚀刻5 h。冲洗晾干后，用显微镜观测CR-39探测器的表面径迹，以确定引出束流在靶面上的分布。在加引出电压的情况下，对引出的束流分布进行直接拍照，根据所得到照片在拍摄平面上的相对幅亮度分布，通过阿贝尔转换得到引出束流在加速空间的径向分布。

实验过程中发现，装上CR-39探测器后，出现频繁的击穿现象，并且靶压波形畸变严重，同时离子源放电电流波形也出现振荡，离子束作用在靶面上的分布也非常不均匀。为此，在CR-39探测器表面上加上一层金属栅网，以便电荷释放。结果表明，加栅网后，击穿现象大大减少，靶压波形也接近正常。图1分别给出了在CR-39探测器表面加上金属栅网，得到的典型的CR-39探测器表面形貌图。

图2给出了加金属栅网后，用相机得到的加速间隙中离子束流的空间分布积分图(上端为靶部件，下端为离子源部件)。其中离子源引出束流主要分布在加速间隙内，但也有部分离子流作用在靶部件的端面上。通过对图2中在拍摄平面上的相对幅亮度分布的阿贝尔转换得到离子源出口处和靶部件入口处束流沿径向的分布，如图3。结果表明，在两个位置的束流都接近高斯分布；在中心轴线上，离子源出口处的束流强度比靶部件入口处的束流强度高约40%。