基于全永磁微波离子源钛自成靶的D-D中子源设计研究

作者：李旭; 廖晨伦; 谢亚红; 曹小岗; 洪兵; 梁立振; 顾玉明; 胡纯栋; 孟献才^*

来源：真空与低温, 2023, 1-9.

• 微波离子源
• 氘氘核反应
• 钛自成靶
• 中子源

介绍了一种基于全永磁微波离子源钛自成靶技术的紧凑型氘氘(D-D)中子源，其设计中子产额为1×109/s。该D-D中子源已经进行了800h以上的测试，系统可重复稳定运行。早期测试结果显示，系统打火频率高、中子产额低，长时间放电后反向电子会烧蚀Al2O3陶瓷窗，导致微波耦合困难，氘等离子体无法点亮。通过在等离子体腔室中添加氮化硼(BN)保护片以及在钛靶与高压电极之间增加电子抑制电阻，有效抑制了Al2O3陶瓷窗的损伤。通过对等离子体电极孔径的优化和降低腔室压力，降低了打火频率，提高了中子的产额。系统优化后，氘离子能量为70keV、束流强度为5mA时，中子产额达到了2.0×108/s。在氘离子能量为97keV、束流强度为6.6mA时，系统中子产额达到5.2×108/s。

• 单位
  中国科学院合肥物质科学研究院; 东华理工大学