真空 ›› 2026, Vol. 63 ›› Issue (1): 46-53.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2026.01.08
李晨暄1,2, 孟献才2, 李旭2, 闫振2, 钱玉忠2, 谢亚红3, 梁立振2,3
LI Chenxuan1,2, MENG Xiancai2, LI Xu2, YAN Zhen2, QIAN Yuzhong2, XIE Yahong3, LIANG Lizhen2,3
摘要: 本文设计了一套内嵌式紧凑型2.45 GHz ECR离子源,包含微波馈入结构、等离子体腔室、引出电极的设计。该离子源的整体尺寸为Φ200 mm×178 mm,等离子体腔室尺寸为Φ30 mm×50 mm。设计引出电压参数为50 kV,氢等离子体束流为20 mA。通过仿真验证设计的可行性,束流模拟结果显示,三电极引出结构可以在50 kV高压下实现20 mA束流引出,束流在传输路径中几乎没有损失,束散角不超过1.2×10-3 rad。 在50 kV引出电压下,产生的电场模量最大4.17 kV/mm,小于击穿条件10 kV/mm。热模拟结果显示,在设计的水冷结构下,等离子体腔室的表面最高温度有明显降低,约92 ℃。仿真结果显示在真空环境下,氧化铝陶瓷腔室外部受大气压产生的最大应力为2.38 MPa,小于陶瓷材料的屈服强度160 MPa。基于以上设计,成功搭建了ECR离子源平台并开展了初步的实验研究。实验结果表明,在极限真空5.7×10-5 Pa下陶瓷腔室未发生破裂,系统耐压达到65 kV。目前,系统可以在25 kV高压下成功引出9 mA的氢等离子体束流。
中图分类号: O539
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