【摘 要】
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束流强度是高功率离子束(High Power Ion Beam,HPIB)的一个重要参数.HPIB在传输过程被中和,形成准中性的粒子束团,因而许多常规的电测量手段无法对它直接进行诊断.当偏压电荷
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束流强度是高功率离子束(High Power Ion Beam,HPIB)的一个重要参数.HPIB在传输过程被中和,形成准中性的粒子束团,因而许多常规的电测量手段无法对它直接进行诊断.当偏压电荷收集器(Biased ChargeCollector,BCC)的收集体上加有一定的负偏压时,可以抑制HPIB的中和电子进入收集体,因而可以采用偏压电荷收集器测量HPIB的束流强度.论文对偏压电荷收集器从理论和实验两方面进行了研究.利用2.5维KARAT粒子模拟程序,模拟了HPIB在偏压电荷收集器内部的电荷输运过程,结果表明HPIB在偏压电荷收集器内部电荷中和而电流不中和,从而证实了偏压电荷收集器内部电荷中和的假设.针对离子峰值能量为500keV的HPIB,用2.5维数值模拟研究了电荷收集器的偏置电压和准直孔径对电荷收集效率的影响,计算结果表明,电荷收集效率随着偏压的增加而不断提高,当偏置电压高于-800V以后收集效率趋于稳定,准直孔直径为0.6mm~0.8mm时收集效率可达90％以上,经过实验比对,模拟结果与实验结果吻合较好.针对偏压电荷收集器在实验中存在的问题,利用数值模拟结果,改进了原有的设计,重新加工了一套偏压电荷收集器阵列.改进后的收集器工作可靠性高,便于安装,收集效率提高了约10％.利用改进后的偏压电荷收集器阵列,对"闪光二号"加速器产生的HPIB束流密度分布进行了测量.实验测得,当收集器阵列与二极管距离为12.5cm时,"闪光二号"加速器产生的HPIB束流密度分布在直径为80mm以内接近均匀,束流峰值约为170kA.利用飞行时间法测得离子峰值时刻的能量为430keV.
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