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该文详细论述了三种各具特色的高电荷态ECR离子源的设计与研制,它们分别是:14.5GHz全永磁高电荷态ECR离子源LAPECR2、传统常温ECR离子源GTS、混和超导ECR离子源HECRIS.另外,还从理论与实验两个方面对ECR离子源多电荷态离子束流的引出进行了详细研究.设计研制了一台高性能14.5GHz全永磁ECR离子源LAPECR2,该离子源的设计尺寸为φ650mm×560mm,重量可达900kg以上,为目前世界上体积与重量最大、设计参数最高的全永磁ECR离子源.全永磁离子源的尺寸增大一些,其加工与研制所存在的难度将会有质的变化.研制LAPECR2所存在的技术难度大大超过了以往所有全永磁ECR离子源.GTS离子源为目前世界上运行性能最好的常温ECR离子源之一.它的设计指导思想是ECR离子源的经验结论Scaling Laws,高磁场、高磁镜比,高磁场梯度是该离子源磁场设计的主要特点.设计时充分考虑了多频加热机制,允许多频功率同时馈入弧腔:10GHz+14GHz+18GHz+28GHz.良好的磁场约束、灵活的磁场结构设计、高频率大功率微波馈入、大体积弧腔、足够的冷二次电子注入、优良的真空抽气系统、以及有效的束流引出系统等等都是该离子源高性能表现的原因.HECRIS是一台高性能混和超导ECR离子源,其各项设计参数均高于GTS源,以保证该离子源能具有比GTS更好的性能.它的最小B场型设计继续沿袭现在ECR离子源设计惯用的Scaling Laws设计思想.该离子源采用较高频率的微波馈入,设计运行范围为18GHz-24GHz.该离子源着重于在运行调试中实现对轴向最小磁场B<,min>的调节与匹配,这里采用两组超导线包进行辅助调节.径向磁约束由一个能在弧腔内壁产生1.6T径向磁场的六极永磁体提供,它强磁场设计与部分磁块存在的退磁问题的解决也是该离子源的一大特点与难点.文中还详细讨论一个高性能的Halbach结构六极永磁体的设计方法.对多电荷态ECR离子源的引出进行了理论与实验两方面的研究.利用PBGUNS程序,对ECR离子源的引出系统进行了一定的理论分析.通过模拟计算,详细地论述了引出系统的各主要物理参数对ECR离子源引出离子束流品质的影响.这些得到的结果,对设计一套高性能的ECR离子源引出系统具有一定的指导意义.