低能强流离子注入机实验调试结果

低能强流离子注入机实验调试结果4.1调试仪器（实验步骤）离子源及靶室抽真空检查各仪器之间是否连接正确，有无漏气，细缝存在。确定密封后，开始用机械泵抽真空，待气压达到10-3Pa后，开始用分子泵抽真空，在本实验中气压可达到10-5数量级。在整个实验和调试过程中要一直保持机械泵和分子泵运行。在离子源与靶室之间装有隔离装置，可使两个部分分开抽真空。通冷却水待仪器真空度达到10-5数量级后，打开冷却水系统。在整台仪器中需要通冷却水的部件有离子源，速度选择器和靶室三个部分。当离子源中的离子被引出极引出离子源时，有大部分的离子打在引出板上，在产生起弧电流的同时会产生大量热量，因此需要通有冷却水。速度选择器的作用是根据速度选择器正负电极之间电压差来选择相应质量的离子。由于是正离子束，因此在进入速度选择器后会有大量离子打在负极板上，产生电流，产生热量，因此需要通有冷却水。当离子进入靶室后，并不是所有离子都打在靶上，会有一部分发散开打在靶室内壁上，导致了热量的产生，因此需要通有冷却水。通入样本气体洗离子源当灯丝开始通电流后，需要轻轻拧开样品气体通气口阀门，使少量氢气缓缓通入离子源，达到清洗离子源内壁及灯丝的作用。一方面是为了防止离子源中残留的O2,N2等气体被电离产生影响，另一方面则是为了防止钨丝在高电流作用下与残留离子源中的O2发生化学反应，对灯丝造成损害。通入氢气在通入一段时间的氢气后，开始加大氢气通入量，这是离子源压强会有明显升高，同时加大灯丝电流灯丝加电流当灯丝通有电流后会使离子源中的氢气发生电离，产生大量H+ H2+ H3+3种离子，同时会使离子源的真空度变差，因此必须缓慢加大电流，同时在加大电流后必须等候一段时间，使离子源的真空度回降到先前水品后再加大电流，直到电流增加到25A。加起弧电压磁场电流当灯丝电流加大到25A后，开始加大起弧电压，在起弧电流产生后加大到150V。同时增加磁场电流到0.8A。稳定后ARC电压（即起弧电压）会发生回降。在后续试验中这些参数必须保持不变。加引出电压聚焦电压增加引出电压到17.5KV，增加聚焦电压到15.5KV调节速度选择器电压做束斑检测试验调节速度选择器至电流表示数最大，将法拉第筒向下调节一小段距离后，使束流打在连接法拉第筒的铝板上，打开靶室内的摄像头，每过3.4分钟拍摄一次。结果如下：图4.1 束斑检测图调节速度选择器电压观察束流强弱根据理论计算，引出电压与速度选择器电压的关系为E速度选择器q=Bqv 所以v=E引出q=mv2则E引出q=E速度选择器2所以引出电压与速度选择器电压理论关系如下表引出电压（KV）速度选择器电压（KV）H+H2+H3+146.904.883.98157.145.054.12167.375.214.26177.605.374.39187.825.534.51198.045.694.64从法拉第筒后引出电流线接入电流表，其电流大小则代表离子束流强弱。当电流表接好后开始调节速度选择器正负电压和聚焦透镜电压，对应理论值在其附近进行微调，当电流表数值显示最大时即离子源束流强度最强。记录速度选择器正负极电压和聚焦透镜电压和离子束流大小。将引出电压调节至15KV，重复实验，记录数据。关闭加速器当调试完成之后，开始关闭加速器。先将离子源灯丝电流调0，起弧电压调0，关闭磁场电流。随后将引出电压调0，继而关闭速度选择器电压，聚焦透镜电压。然后关闭氢气入口，关闭冷却水系统。最后关闭分子泵和机械泵。4.2真空测量从压强为7.210-5Pa，时间为14:08开始灯丝电流（A）最大压强（Pa）时间7.58.5210-514：1292.1510-514：15105.8510-414：18122.710-314：25131.0510-314：5318.5610-415：0320.51.410-316：1222.51.3510-319：2023110-319：4423.51.1510-320：00249.5210-420：1724.51.1410-320：234.3 17.5keV H+ H2+ H3+束流调试日期2015.04.21ARC电压电压（V）949494电流（mA）0.740.740.74磁铁电流电流（mA）0.80.80.8引出电压电压（V）17.517.517.5电流（mA）1.51.51.5聚焦1电压（V）15.515.515.5电流（mA）0.350.350.35速度选择器正电压（V）3.922.522.01电流（mA）0.210.070.07负电压（V）-3.76-3.11-2.5电流（mA）-1.61-0.43-0.54聚焦2电压（V）12.4312.7512.4电流（mA）0.0640.0440.05束流（uA）22.615.589.2备注H+H2+H3+4.4 15keV H+ H2+ H3+束流调试日期2015.04.22ARC电压电压（V）919191电流（mA）0.740.740.74磁铁电流电流（mA）0.80.80.8引出电压电压（V）151515电流（mA）1.551.551.55聚焦1电压（V）131313电流（mA）0.30.30.3速度选择器正电压（V）3.413.422.32电流（mA）0.210.130.02负电压（V）-3.81-1.43-1.85电流（mA）-1.68-0.48-0.43聚焦2电压（V）11.0310.9711.27电流（mA）0.0790.0580.063束流2010.562.8备注H+H2+H3+4.5稳定性测量4.5.1引出电压为17.5KeV时从2015.04.21 下午19.43.00开始 每10S测量一次时间（s）束流强度H+H2+H3+1020.215.788.42020.315.788.73020.215.7894020.215.888.55020.215.888.56020.215.888.67020.215.888.78020.215.888.89020.115.888.410020.115.988.611020.115.888.412020.115.888.513020.215.78814020.215.688.515020.215.788.616020.215.688.217020.215.78818020.315.888.419020.215.788.620020.215.788.421020.215.788.322020.215.488.723020.215.288.624020.215.188.425020.215.188.326020.31588.427020.414.988.428020.714.988.129020.714.988.130020.714.888.331020.814.988.43202115.188.13302115.388.23402115.587.43502115.586.736020.915.685.937020.915.785.138020.915.788.439021.115.78440021.115.783.541021.215.383.342021.215.383.243021.215.383.844021.215.383.545021.215.483.646021.215.482.547021.215.481.948021.215.480.949021.315.480.250021.515.48051021.315.579.552021.215.679.553021.415.579.754021.415.68055021.315.679.556021.315.680.157021.415.58258021.115.582.559021.115.783.360021.215.583.2将以上表格数据制图得从图中可以看出三种离子的稳定性都非常不错，接下来每1分钟测量一次从2015.04.21下午22.03.00开始 每1分钟测量一次时间（min）束流强度H+H2+H3+12215.679.722215.579.832215.479.6422.115.279.5522.115.679.6622.115.779.6721.915.579.7821.915.679.8921.715.679.61021.715.579.41121.915.3801221.915.380.2132215.380.21422.214.980.21522.114.979.51621.91579.8172215.2801822.215.2801922.215.279.72022.315.379.52122.215.280.2222215.379.6232215.280.2242215.380.22522.115.179.82622.115.179.62722.11579.52821.915.479.82921.915.6793021.715.579.3将以上表格数据制图得从两个图可以看出，当引出电压为17.5KeV时，三种离子的束流强度都非常稳定，因此束流强度记录没有问题。4.5.2引出电压为15KeV时从2015.04.22下午15.20.00开始 每10S测量一次时间（S）束流强度H+H2+H3+1019.910.260.92020.210.3613020.310.361.24020.11061.5502010.261.6602010.361.8702010.2628019.89.9629019.69.962.110019.59.962.211019.69.862.2120209.962.213020.31062.314020.21062.515019.810.262.616019.610.362.61702010.562.818020.310.662.719020.510.562.920020.110.5632102010.363.222019.910.363.223019.610.663.124019.610.86325019.6116326019.711.263.127019.91163.228020.110.86329020.310.86330020.310.862.931020.110.662.932020.210.662.833020.210.462.834020.110.662.535019.810.562.436019.910.662.33702010.762.33802010.562.339020.310.562.540020.210.262.641020.41062.642020.61062.843020.31062.944020.310.36345020.510.36346020.110.3634702010.663.34802010.663.249019.610.563.250019.810.46351019.510.36352019.510.562.853019.410.262.754019.610.262.755019.610.662.756019.910.662.95702010.362.85802010.262.759020.310.5636002010.562.9将以上表格数据制图得从图中可以看出三种离子的稳定性都非常不错，接下来每1分钟测量一次从2015.04.22下午17.30.00开始 每1分钟测量一次时间（min）束流强度H+H2+H3+120.210.662.6220.310.662.3320.210.662.5420.310.562.6520.210.562.8620.310.562.972010.562.982010.36392010.363102010.5631119.910.562.81219.910.362.71319.910.362.5142010.262.415201