离子液体离子源束流粒子模拟及束流调控

作     者：黄成金 林建辉 张红平 屈曦 周沧涛 李牧 Huang Chengjin;Lin Jianhui;Zhang Hongping;Qu Xi;Zhou Cangtao;Li Mu

作者机构：深圳大学应用技术学院广东深圳518060 深圳技术大学工程物理学院深圳市超强激光与先进材料技术重点实验室超强激光应用技术研究中心广东深圳518118 深圳技术大学大数据与互联网学院广东深圳518118 

出 版 物：《强激光与粒子束》 (High Power Laser and Particle Beams)

年 卷 期：2025年第37卷第1期

页      面：124-133页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(12302356) 中国博士后科学基金项目(2023M742394) 深圳技术大学产业化研发项目(20221063010033) 

主　　题：离子液体离子源 束流调控 推力器 发射度 粒子模拟 

摘      要：离子液体离子源可以提供种类丰富的大质量离子,在离子推力器等方面有重要应用。为了获得离子液体离子源束流品质参数并有效调控束流品质,使用粒子方法模拟了离子液体离子源束流加速过程,研究了束电流、加速电压和发射锥-引出电极轴向间距等三个常用操作条件对束流发射度和Twiss参数的影响。研究表明:束流的归一化发射度随束电流的降低、发射锥-引出电极轴向间距的减小和加速电压的升高而降低。加速过程会造成动能分布展宽,束电流和加速电压对加速效率没有明显影响,而增加发射锥-引出电极轴向间距可以提高加速效率。进一步以加速过程模拟得到的束流参数集为输入,模拟了厘米级空间尺度束流的调控。研究表明通过一组三电极静电透镜,可以有效调控束流的发散、速度分布和比冲性能,而不增加对现有离子液体电推力器电源配置的要求。