双等离子体离子源的设计与性能研究

双等离子体离子源的设计与性能研究

作者:师大云端图书馆 时间:2018-09-04 分类:参考文献 喜欢:2813
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【摘要】二次离子质谱是目前最有效的表面分析手段之一,被广泛应用于医学、地质学、核科学、生物学、化学、半导体等科学。二次离子质谱的分析对象是由一次离子源中引出的一次离子束轰击样品产生的二次离子,因此一次离子源在二次离子质谱中具有重要地位。二次离子质谱分析中使用的O-离子束由双等离子体离子源产生,其可以减小样品表面电荷积累对分析造成的影响,同时也能够提高二次正离子的产率。因此,双等离子体离子源被广泛应用于二次离子质谱,用以提供O-离子束。国内对双等离子体离子源的研究主要依靠实验和仿制手段,并且还未成功研制出应用于二次离子质谱的双等离子体离子源。现有可用于二次离子质谱的双等离子体离子源的亮度受磁场强度、气压和放电电流的影响波动范围大,制约二次离子质谱的使用范围。本文结合二次离子质谱对双等离子体离子源的应用需求,从离子源的原理出发,对双等离子体离子源的结构进行综合设计,同时使用模拟仿真和实验两种手段对离子源的性能进行研究。主要研究内容及结果如下:借鉴国内外双等离子体离子源的设计经验,结合二次离子质谱对双等离子体离子源结构和性能的要求,使用Solidworks绘图软件,完成了双等离子体离子源的结构设计。运用数值模拟方法,使用COMSOL有限元仿真软件,研究了离子源磁场特性和磁场强度对离子提取率的影响。给出了双等离子体离子源的磁场分布以及磁路材料对磁场传导率的影响规律;得出O-离子提取率随磁场强度改变的变化趋势。通过对双等离子体离子源的放电过程进行仿真,研究了气压、放电电流对离子源放电位置、离子数量和离子比例的影响。得出了离子源放电位置、离子数量和离子比例随气压和放电电流改变的变化规律。搭建了一套离子源性能测试平台,利用实验手段,研究了磁场强度、气压和放电电流对离子源性能的影响规律。将实验测试结果和仿真结果相对比,证明了仿真结果的正确性。
【作者】曾小辉;
【导师】邱春玲;
【作者基本信息】吉林大学,测试计量技术及仪器,2014,硕士
【关键词】二次离子质谱;一次离子束;双等离子体离子源;Solidworks;数值模拟;

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