中性束离子源束光学特性直接影响中性束注入功率。通过理论计算和实验扫描的方式对引出束半宽度随导流系数的变化进行了研究。理论上,采用IGUN程序对HL-2A装置的三电极引出加速器进行了束元轨迹模拟,采用束几何光学计算程序对高斯束元进行叠加,得到了在束线量热靶处引出束的1/e半宽度。实验上,在放电气体为氘气,弧放电电流分别为200,300,400 A时,对引出高压进行扫描,利用量热靶上的热偶测量了不同位置处的温升,用高斯函数拟合得到引出束的分布和1/e半宽度。理论计算和实验结果都表明,束半宽随着导流系数的增加先减少后逐渐增加。理论计算结果表明不同离子束流下的最佳导流系数值基本不变,而实验上,弧流为200,300,400 A时,对应的最佳导流系数分别为1.6,1.7,1.85 μP。
中性束加热 束光学特性 导流系数 1/e半宽度 neutral beam heating beam optic characteristics perveance 1/e half-width 强激光与粒子束
2016, 28(5): 054001
1 中国科学院,电子学研究所,北京,100080
2 中国科学院,研究生院,北京,100039
采用比较算法快速寻找数据库中与目标导流系数相匹配的电子枪尺寸,采用缩尺法改变其尺寸到所要求的目标尺寸.考虑电子枪尺寸对注腰半径、导流系数、层流性等参数的影响,建立了评价电子注性能的目标函数,采用单纯形法优化目标函数实现最优的电子层流性,且基于比较算法和单纯形算法的设计方法具有通用性,工作效率高.
电子枪 比较算法 目标导流系数 缩尺法 单纯形法
清华大学,工程物理系,加速器实验室,北京,100084
设计加工了铁电阴极电子枪,给出了模拟计算及其初步实验结果.电子枪为皮尔斯枪型,采用顺电相陶瓷Ba0.67Sr0.33TiO3作为铁电阴极材料,电子枪电压脉宽80 ns,幅值最大可达80 kV,设计电子枪导流系数为0.15×10-6 A·V-3/2.电子枪电压从30 kV逐步增大到56 kV,测量到其发射电流从0.7 A逐步增大到2.5 A.根据实验结果拟合得到的电子枪导流系数为0.2×10-6 A·V-3/2,与设计基本符合.
铁电阴极 电子枪 加速器 导流系数
对TWTCAD微机版、工作站版本、EGUN,CAMEO以及Orprogr电子光学软件背景和特点作了一个简单介绍,并利用其模拟计算了11支不同结构的电子枪.将计算得到的导流系数、射程和注腰半径与实验数据列表对比,结果表明:不同电子光学软件计算不同类型电子枪其计算精度也不一样.在导流系数方面,EGUN和Orprogr的计算精度较高,绝对平均误差分别为7.18%和7.4%;在射程方面,TWTCAD的计算精度最高,绝对平均误差为5.69%;在注腰半径方面,Orprogr与实验值偏差较大,绝对平均误差为47.43%,而工作站版本的计算精度最高,绝对误差仅为2.29%.
电子枪 电子光学软件 导流系数 射程 注腰半径 Electron gun Electron optic software Perveance Gunshot Beam waist radius
