随着磁约束聚变实验装置对中性束注入器的输出束流强度与脉冲时间的要求越来越高，开展高功率大面积射频离子源的研究迫在眉睫。为了实现大面积、高密度均匀等离子体放电，基于多驱动射频离子源的设计是当前的发展趋势，而阻抗匹配网络是射频功率源将最大功率输送至线圈并耦合至等离子体的关键，故对其结构设计和调谐特性的研究是不可或缺的。基于前期在单驱动射频离子源的研究基础上，结合双驱动射频离子源的放电需求，开展了双驱动阻抗匹配网络优化结构的设计与分析，通过实验中对匹配网络的调谐，成功实现了140 kW高功率和25 kW/1000 s长脉冲的稳定运行。随后在等离子体稳定放电的基础上研究了两个驱动器之间的功率分配均匀性问题，实验结果表明了该匹配网络的优化设计合理可行，上下驱动器的射频功率分配基本均匀。

对锦屏深地核天体物理实验JUNA（Jinping Underground laboratory for Nuclear Astro-physics）离子源控制系统进行了研究，采用分布式系统模型构建。硬件采用PLC、串口服务器、伺服电机及工控机等部件实现了离子源设备的远程监测及控制。软件通过建立EPICS IOC运行时数据库，实现了对所有被控设备的集成。用户操作界面采用CSS（Control System Studio）开发，实现了操作人员对所有被控设备的透明访问。基于安全连锁规则设计了机器保护系统，实现了运行异常下的连锁保护。该控制系统应用于国内首套深地实验强流ECR离子源，运行稳定可靠，完全满足JUNA运行及物理实验的需求。

随着我国核科学与核技术的发展，高丰度同位素的产量无法满足市场需求，极大地限制了相关领域的发展。因此，迫切需要发展高产额、高效率的电磁同位素分离装置。离子源作为电磁同位素分离器中的关键部分，其性能直接影响目标同位素的分离与产额。设计了一台2.45 GHz微波驱动的离子源用于稳定同位素电磁分离器的注入，目标是在引出能量40 keV下产生20 emA Xe⁺及5 emA Mo⁺。为了获得高密度等离子体，设计了双线包螺线管产生放电磁场，并通过仿真软件CST微波模块计算优化了高耦合效率的磁场位型和匹配波导。为了产生强流金属离子束，设计了内置放电室坩埚熔化金属氧化物。模拟结果表明：当加热丝电流为70 A时，坩埚温度最高为917 ℃，可以高效地产生金属钼蒸气，进入放电室进行离化。

磁场调控型离子源在离子源等离子体扩散空间中引入轴向强脉冲磁场，磁场起两方面的作用，一是形成潘宁放电效应，使原子、气体分子碰撞电离效率增加；二是在脉冲强磁场的作用下，强轴向磁场将质量较轻的离子约束在轴线上，对质量较重的金属离子约束能力较弱，导致其在等离子体膨胀引出通道中碰壁损失，能够提升引出轻离子的比例。开展了磁场调控的离子源放电结构、强脉冲螺线管磁场以及引出束流光学结构的设计；测量分析了引出离子流强和离子打靶束斑形貌。研究结果表明，强轴向磁场通过等离子体对混合离子成分的筛选作用，可有效提高引出离子流强中的轻离子成分比例。

为了降低杂散光导致光学系统成像质量下降的问题，以聚碳酸酯为基板，采用电子束离子辅助的方法制备了可见光波段超低减反射膜.采用真空退火法降低了由于镀膜过程中基板温度升高导致的热拉应力，并使用MATLAB软件拟合分析了材料的应力，通过研究离子源沉积工艺，解决了膜裂的问题.通过MATLAB模拟调节比例-积分-微分控制器控制参数，稳定了成膜速率，解决了厚度误差导致光谱漂移的问题.测试结果表明：该膜层在430~700 nm，绝对反射率小于0.15%.