磁鏡場中空心陰極濺射金屬電漿研究

《磁鏡場中空心陰極濺射金屬電漿研究》是依託北京大學，由付東坡擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：磁鏡場中空心陰極濺射金屬電漿研究
• 依託單位：北京大學
• 項目負責人：付東坡
• 項目類別：面上項目

項目摘要

一系列雙空心陰極金屬離子源（DUHOCAMIS）的放電實驗結果表明，這種離子源放電曲線具有大範圍變化弧流阻抗的特性，且與磁鏡場中空心陰極濺射金屬電漿密切相關。本項目將基於DUHOCAMIS平台，進行多參數系列的金屬電漿放電實驗與分析，結合數值計算模擬，研究磁鏡場對於空心陰極濺射金屬電漿的形成與發展的影響規律與作用機制，進一步揭示這種新的離子源結構的物理本質與其作為一種新的金屬離子源的基本屬性；套用KOBRA3-INP軟體進行帶有磁場計算的離子源引出與傳輸系統的三維設計，改善DUHOCAMIS平台的離子束引出和傳輸效率。通過執行本項目不僅為進一步研發DUHOCAMIS夯實物理基礎；而且基於對磁鏡場影響空心濺射陰極金屬電漿的研究，還可探討調整電漿器壁附近磁場來降低器壁濺射腐蝕的可能性或途徑，分析討論磁鏡場影響濺射的基礎性問題。

結題摘要

雙空心陰極金屬離子源（Duhocamis）是在德國GSI間熱陰極PIG離子源基礎上，於2007年提出來的具有新結構的強流金屬離子源，由空心陰極圓筒取代PIG中的空心陽極圓筒，用磁鏡場取代其均勻磁場。然而對其空心陰極濺射金屬電漿的形成過程、放電特性及其與PIG放電的相關性了解很少，尤其缺少實驗證據。本項目在原有雙空心陰極金屬離子源實驗平台上，主要研究了Duhocamis的放電特徵與其空心陰極濺射金屬電漿的形成過程。通過系列變化空心陰極和熱陰極電壓的弧放電實驗，掲示了Duhocamis中空心陰極電漿形成過程與熱陰極弧放電過程及其各自特徵、相互關係與協同效應，確立了最佳化產生所需金屬離子的空心陰極和熱陰極電位的匹配條件；根據空心陰極的材料性質最佳化其結構，已經引出10種離子束，開始用於金屬離子注入新套用的探索實驗。同時對原先實驗平台進行了一系列升級改造工作，包括更換上較大間隙的離子束分析磁鐵，完善高電位設備的計算機線上控制和新增地電位設備計算機控制。最後完成了全新的線上移動離子引出系統和真空系統的設計、加工和安裝。執行本項目為研究雙空心陰極金屬離子源物理及其新結構新套用提供了新經驗新知識，並創造了新的實驗條件。