对自主开发的全三维粒子模拟/蒙特卡罗(PIC/MCC)算法进行了阐述，包括算法流程设计、碰撞处理机制等。采用该算法对中国原子能科学研究院研制的15~20 mA负氢离子源进行数值模拟研究，结果显示: 该多峰会切离子源能得到空间分布均匀的离子束，采用优化后的虚拟过滤场，不仅能有效过滤高能电子，还将导致离子源下游区域低能电子增多，有效提高负氢离子体积产生效率。
多峰负氢离子源 虚拟过滤场 粒子模拟/蒙特卡罗 碰撞处理机制 H- cusp source virtual filtering field particle-in-cell/Monte Carlo collision treatment mechanism 强激光与粒子束
2014, 26(1): 014001
中国工程物理研究院 流体物理研究所， 四川 绵阳 621900
在中国工程物理研究院流体物理研究所自行研制的负氢潘宁型离子源上进行负氢束流引出测量实验，采用单电极、双电极、三电极束流引出测量方法进行初步束流引出测量，束流强度的实验测量结果远远高于空间限制流的理论计算值。因此，提出一种电屏蔽盒的直流束流引出测量方法。阐述了电屏蔽盒直流束流引出测量的基本方法、束流轨迹的CST数值模拟以及束流引出测量实验结果。研究表明：引出电压为2 kV，引出间隙为3 mm，磁感应强度为0.435 T时，得到较为精确的负氢束流引出强度约100 μA。通过空间电荷限制流的“V3/2定律”进行拟合，推算得到引出电压为40 kV时，负氢束流强度约达到4 mA。
负氢离子 潘宁型离子源 束流测量 电屏蔽盒 negative hydrogenion Penning ion source beam measurement electrical shielding box 强激光与粒子束
2012, 24(10): 2425
基于磁荷模型，在有限差分法基础上，推导了3维永磁体数值算法，结合全3维PIC/MCC粒子模拟算法，数值分析比较了外置型和“伞状”型两种特殊形态多峰磁场对电子能量沉积的影响。模拟结果表明:二者都能对粒子起到约束作用且能过滤引出负氢离子，同时二者电子能量分布规律基本一致，都呈现了双电子能态，符合等离子体放电基本机理；外置型过滤磁场对粒子的约束能力更强，能明显产生更多的粒子，总粒子数大约是“伞状”型过滤磁场情况下的4倍;“伞状”型过滤磁场能有效地抑制由磁场不均匀所引起的电子漂移，使产生的负氢离子空间分布更均匀。模拟结果与国外实验结果基本一致。
负氢离子源 多峰磁场 电子能量分布函数 粒子模拟 蒙特卡罗 negative hydrogen ion source multi-peak magnetic field electron energy distribution function particle-in-cell simulation Monte Carlo method 强激光与粒子束
2011, 23(10): 2767
