上海EBIT裝置優(yōu)化改造.pdf

1、高電荷態(tài)離子（Highly Charged Ion，簡(jiǎn)稱(chēng)HCI）是宇宙中物質(zhì)的重要存在形式。通過(guò)對(duì)高電荷態(tài)離子的原子過(guò)程和光譜學(xué)研究，可以為熱等離子體的精確模擬和診斷提供依據(jù)，例如等離子體溫度、密度、電磁場(chǎng)、離子運(yùn)動(dòng)，等等。
　　電子束離子阱（Electron Beam Ion Trap，簡(jiǎn)稱(chēng)EBIT）裝置是實(shí)驗(yàn)室中產(chǎn)生高電荷態(tài)離子的技術(shù)手段之一，其原理是基于電子連續(xù)碰撞電離產(chǎn)生高電荷態(tài)離子并通過(guò)電磁場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行約束。EBIT裝置集

2、光源與離子源于一身，原則上可以產(chǎn)生周期表中任意元素的任意電荷態(tài)。其電子束能量單一可調(diào)，有利于分解研究等離子體中的原子過(guò)程。
　　上海EBIT裝置是國(guó)內(nèi)首臺(tái)也是唯一一臺(tái)EBIT裝置。于2005年投入使用，累計(jì)運(yùn)行4年時(shí)間。運(yùn)行期間，上海EBIT裝置暴露出了許多問(wèn)題，并于2009年6月停止運(yùn)行。最終通過(guò)3年多的努力，優(yōu)化改造后的新上海EBIT裝置于2013年年初重新恢復(fù)使用，并穩(wěn)定出束。本論文的主要工作是上海EBIT裝置的優(yōu)化、改造、

3、測(cè)試及初步實(shí)驗(yàn)研究，包括以下方面內(nèi)容:
　　1)優(yōu)化改造方案設(shè)計(jì)。包含了超導(dǎo)、低溫、超高真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃;各分系統(tǒng)中核心零部件材料的甄選;系統(tǒng)高壓的評(píng)估和采取的防護(hù)措施;系統(tǒng)準(zhǔn)直方案的設(shè)計(jì)和技術(shù)路線的確立。
　　2)項(xiàng)目進(jìn)程中的各階段性測(cè)試。包含了電光學(xué)系統(tǒng)的模擬;超導(dǎo)磁體中心場(chǎng)強(qiáng)及磁場(chǎng)均勻度的測(cè)試;低溫系統(tǒng)的降溫測(cè)試;真空系統(tǒng)檢漏、烘烤、低溫下極限真空度的測(cè)試;微量氣體注入系統(tǒng)的測(cè)試;各工況下系統(tǒng)準(zhǔn)直同心度的測(cè)試。初步測(cè)

4、試表明，改建后的新上海EBIT裝置各子系統(tǒng)性能優(yōu)異，工作高效、穩(wěn)定。
　　3)裝置的總體性能及物理實(shí)驗(yàn)研究探索。包含了電子束流調(diào)試;電子束徑測(cè)量及密度診斷;電子束能量展寬測(cè)量;金屬蒸汽真空弧流源（Metal VaporVacuum Arc，簡(jiǎn)稱(chēng)MEVVA）金離子注入測(cè)試;類(lèi)氦到類(lèi)氧鎢離子KLL雙電子復(fù)合實(shí)驗(yàn)研究。這些工作在不同方面體現(xiàn)了新上海EBIT裝置的優(yōu)異表現(xiàn)。
　　目前，由于電子槍陰極本身性能的原因，電子束流強(qiáng)度和密度