Penning 离子源优化设计：用于密封中子管
等离子体物理
2026-05-26 v1
摘要
密封中子管具有广泛应用，离子源是其核心组件。Penning 离子源常面临磁场分布不均和单原子离子比例低的问题。提高离子源性能可有效解决中子通量低和运行寿命短的难题。本研究旨在优化离子源的磁场配置和放电参数，从而提高单原子离子比例并提升放电稳定性，为高性能密封中子管提供设计依据。我们 developed 磁场-等离子体耦合模型，用于比较传统磁块结构与软铁加强结构的磁场分布模式，并通过 COMSOL 多物理场仿真方法研究气压和阴极电压影响等离子体密度和离子组成的机制。仿真结果表明，软铁结构显著提升了放电区域的轴向磁场强度和均匀性；在 0.06 Pa 气压和 1500 V 阴极电压条件下，单原子离子比例从常规的 9% 提升至 30%。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.25668,
title = {Optimized design of a Penning ion source for sealed neutron tube},
author = {Shiwei Jing and Jia Song and Shengduo Liu and Weiyang Zhang and Sijia Zhou and Hailong Xu and Zebin Li and Tin Zhang and Zhihu Gao and Guofeng Qu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.25668},
year = {2026}
}