《強流氫分子離子源的探究》是依託北京大學，由彭士香擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：強流氫分子離子源的探究
- 依託單位：北京大學
- 項目負責人：彭士香
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著基於強流直線加速器的中子源裝置的發展和強流回旋加速器技術的進步，強流氫分子離子束離子源的研究工作已迫在眉睫。現有的加速器中子源的中子是通過D+與靶材料的核反應產生的，裝置需要的D+離子束基本上都是用2.45GHz的ECR離子源提供。一定能量的D+在輸運過程會與束流輸運管道等作用，活化管道，產生中子，污染環境，對中子源裝置的加速器調試帶來安全威脅，延長加速器的調試周期。H2+與D+有相同的荷質比，不存在活化隱患，是替代D+進行加速器調試的最佳選擇。回旋加速器專家認為用H2+代替H-注入，加速器的輸出流強將提高一倍。離子源初步研究結果證明，2.45GHz的ECR離子源具有產生強流H2+離子束的能力。本研究試圖這種離子源發展成為強流H2+離子源。一旦獲得成果，將可以避免中子源一器二源現象，提高回旋加速器的束流輸出能力，降低加速器的研製成本；拓展這類離子源的套用範圍。
結題摘要
基於強流直線加速器的中子源裝置的發展和強流回旋加速器技術的發展，驅使著強流氫分子離子源的研究。基於加速器的中子源（如IFMIF/SPIRAL2）等，均採用強流D+離子與靶材料的核反應來產生中子。D+離子在其輸運過程存在著活化管道、產生中子、污染環境的安全風險，因此，此類加速器不能進行本地調試。H2+離子與D+離子有相同的荷質比，且不存在活化安全隱患，是替代D+離子完成加速器調試的最佳選擇。研究表明，用H2+離子代替H+離子注入是提高回旋加速器的束流能力、降低空間電荷效應是一種重要手段。國際上未來中微子項目IsoDAR已經準備採用此思路。目前，國際上最高H2+離子流強記錄是20mA，是由義大利的INFN實驗室用2.45GHz ECR 源產生的。 經過近4年的努力，北京大學研製成功了國際上首台能產生H+:H2+:H3+為37.5 : 54 : 8.5總流強為75mA 的全永磁2.45GHz強流ECR離子源,束流中H2+離子束達到40.5mA。與此同時，我們還用此離子源獲得了20mA的H3+離子束（國際記錄2.9mA），束流中H3+離子成分的比例最高可以達到55%。為了進一步理解氫電漿的建立過程，開展了電漿光譜學診斷研究。上述結果均已經發表，並引起了義大利INFN實驗室的S. Gammino博士，西班牙Castilla-La Mancha大學的 D.Cortázar博士和 IsoDAR項目負責人J. Allison博士的高度關注，有望成為IsoDAR項目的離子源。 在這些研究的基礎上，完成了新一代強流氫分子離子源的設計。該源有望成為IsoDAR的離子源。
