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本论文调研国际上负氢离子源的发展现状，针对近物所PET回旋加速器的具体要求，研制两台热阴极弧光放电型负氢离子源。首次采用Halbach六极磁场配合虚拟磁场作为负氢离子源的主磁场。提出光致激发负氢离子源的产生机制，并进行初步实验室设计。设计研制两台负氢离子源，Lanzhou Negative Hydrogen Ion Source1（LNHIS1）和Lanzhou Negative Hydrogen Ion Source2（LNHIS2），分别采用Halbach六极磁场和Cusp十极磁场约束等离子体。设计研制如下配套设备：一套位置可调节三电极引出系统，一套由法拉第筒和Allison Scanner组成的束流诊断系统，一个高压浪涌保护电路，一个高压平台。 LNHIS1在小于900W放电功率以及25keV引出能量下，引出1mA，0.08π mm mrad直流负氢束，束流密度约5.5mA/cm2；而LNHIS2在2000W放电功率和25keV引出能量下，引出1.5mA直流束，束流密度约8.4mA/cm2。基于这些结果，我们得出如下结论：Halbach六极磁场同样适合用于热阴极负氢离子源。研究离子源工作状态和束流状态对如下参数的依赖关系：离子源工作气压、灯丝电流、弧电流、等离子体电极偏压、等离子体电极位置、灯丝位置、灯丝结构和弧光放电功率等参。得到一系列结论，有助于进一步理解负氢离子源的工作原理。利用PBGUNS软件模拟束流引出，得到与实验非常一致的结果，有助于离子源引出系统的改进和设计积累有益的参数和经验。分析负氢离子源的现状，指出目前负氢离子源的一个重大缺陷是负氢离子在等离子体中的消亡率太高，由此进一步提出“光致激发负氢离子源”的概念和原理设计，给出研究该原理设计可行性的实验设计。