真空弧离子源以其结构简单、空间紧凑、氘离子流强大等优点, 非常适合在小型脉冲中子发生器中使用。本文介绍了一款小型真空弧离子源, 它利用氘化钛阴极同时作为氘气源和电极, 避免了复杂的气路管道。该离子源外径约 20 mm, 长 25 mm。采用电荷耦合器件 (CCD)相机拍摄了该离子源放电光斑, 发现弧流越大, 光斑越大。采用偏压平板测量了该离子源的饱和离子流, 当弧流大于 100 A时, 饱和离子流可达 1A以上。采用磁分析测量了等离子体中氘离子比例, 结果表明氘离子比例随弧流增加而增加, 最大约为 27%。最后测量了该离子源在 120 kV高压下打氘靶的中子产额, 当弧流为 100 A, 脉宽为 5 μs时, 中子产额约 1×105 n。该源可应用在小型脉冲中子发生器中。

针对基于闪烁屏-CCD(电荷耦合元件)相机的氘离子束横向强度分布测量系统，利用ANSYS软件模拟计算了在直流及脉冲模式下，能量100 keV、束斑直径3 mm氘离子轰击造成的Al2O3,SiO2以及锗酸铋 (BGO)三种候选闪烁体材料的表面温度变化。结果表明，在30 μA的直流氘离子束轰击下，闪烁体表面温度随辐照时间急剧地升高。持续时间10 min的氘离子束轰击将使三种材料前表面的温度分别升高131，234和649 ℃。对于峰值流强30 μA、重复频率1 Hz、脉宽5 μs的重复频率脉冲氘离子束，每个脉冲引起的三种闪烁屏表面的温度升高均小于0.05 ℃，且长时间的离子辐照基本不会造成闪烁屏的表面温度有明显的升高。对于脉宽5 μs的单脉冲氘离子束，三种材料的表面温度均随离子流强近似呈线性地增加。在单脉冲模式下，Al2O3，SiO2以及BGO闪烁屏能允许的最高离子流强分别为2.32，1.08和0.72 A，超过此流强其表面温度将达到熔点。

从热发射理论出发，推导了非均匀发射阴极的均方根本征发射度的一般计算形式。针对一种最常见的温度径向分布近似模型，给出了均方根发射度随温度非均匀性变化趋势的理论数值解。基于有限差分法粒子仿真技术统计了热阴极的本征发射度，仿真结果与理论解一致，验证了非均匀发射热阴极本征均方根发射度一般形式的正确性。结果表明，径向温度非均匀性引起均方根发射度显著变化，非均匀系数为10%时引起均方根发射度下降约15%。本文建立的理论形式和仿真方法可以有效评估束流品质控制目标和工程热设计之间的依赖关系，以指导高效费比的工程设计。

TiH合金电极是一种含氢量非常高的金属材料，用它作真空弧离子源的电极，可在真空环境下产生强度非常高的氢离子流。相比纯金属材料电极，TiH电极除了出现真空弧放电特有的融蚀现象外，还存在气体释放过程，所以它的表面形貌具有一定的独特性。利用扫描电子显微镜观察了单次放电和多次放电后阴极表面形貌，发现阴极斑在阴极表面微裂纹附近连续分布，气体释放生成很多小孔，使阴极斑区域呈絮状结构；弧流越大，阴极斑数量越多；多次放电后，阴极斑朝含氢量多的地方移动。该结果有助于了解含氢电极的真空弧放电过程，对该类放电的应用具有一定参考意义。

为了研究大气压低温等离子体多路射流阵列的放电特性, 设计一个实现7路低温等离子体射流的放电装置, 采用单电极放电结构, 在开放的大气环境下通入氦气。采用高压窄脉冲重复频率电源激励驱动该放电装置, 电源脉冲宽度约230 ns, 脉冲上升沿约为120 ns。在重复频率为500 Hz的条件下, 通过高速摄影初步发现放电电流脉宽约为110 ns, 且无反向放电。试验结果表明: 平均射流长度随电压幅值增加而增加, 在一定电压幅值时射流长度有达到饱和的趋势, 这是由于射流通道尾部有空气进入, 电压幅值已不再是主要原因; 只有在合适的气体流量值时, 才能够获得较长的平均射流长度, 这是由于气体流量过大或过小时射流均不足以维持形成的放电通道; 此外, 中心电极放电射流长度受气体流量影响较大, 气体流量在一定值时可以观察到中心电极有较长的射流, 射流放电强度较弱, 气体流量过大或过小时中心电极几乎无放电, 这是由于四周电极更易形成放电射流, 削弱了中心电极放电。

强流激光离子源是最有希望为重离子聚变直线感应加速器提供离子的离子源之一。离子源内等离子体决定了离子源性能和引出品质，为了了解强流激光离子源内等离子体参数，采用发射光谱和ICCD成像的方法对该离子源中的等离子体进行了诊断。该离子源由一台四倍频的266 nm Nd: YAG激光器和Cu靶组成，激光束经过透镜聚焦后照射在Cu靶上产生等离子体，激光打靶能量密度约为108 W/cm2，持续时间15 ns。ICCD相机拍摄了激光照射后等离子体的膨胀过程，初始时刻等离子体垂直表面喷射，膨胀速度约为1 cm/μs。光谱仪测量了离子发射光谱，谱线主要由Cu原子的Cu Ⅰ谱线和Cu+离子的Cu Ⅱ谱线组成。采用Boltzmann图法得到膨胀等离子体电子激发温度约为1 eV，采用Stark展宽法得到电子密度约为1016 cm-3。