本發(fā)明涉及射頻離子源中和器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電離效果穩(wěn)定的射頻離子源中和器。

背景技術(shù)：

離子源是使中性原子或分子電離，并從中引出離子束流的裝置，它是各種類型的離子加速器、質(zhì)譜儀、電磁同位素分離器、離子注入機(jī)、離子束刻蝕裝置、離子推進(jìn)器以及受控聚變裝置中的中性束注入器等設(shè)備不可缺少的部件。離子源中和器是向離子源引出的離子束發(fā)射電子，使束電流和束電荷得到中和的離子發(fā)射部件。

傳統(tǒng)的中和器靠加熱燈絲產(chǎn)生自由電子，由于燈絲壽命短，一般只有不到10小時的連續(xù)工作時間，而基于射頻技術(shù)驅(qū)動的離子源中和器，其壽命可以大大延長到1000小時以上，極高地提高了工作效率。但是現(xiàn)有的射頻離子源中和器的射頻線圈長時間工作后溫度能達(dá)到數(shù)百度，溫度的改變使得射頻線圈產(chǎn)生變形，這將導(dǎo)致中和器的電離效果不穩(wěn)定；另外，現(xiàn)有的射頻線圈裸露在空氣中，氧化效果嚴(yán)重，影響使用壽命的同時也影響電離效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電離效果穩(wěn)定的射頻離子源中和器，其射頻線圈不會隨工作時間的延長而變形，保證了中和器電離效果的穩(wěn)定性，且射頻線圈的氧化效果得到有效抑制，提高射頻線圈使用壽命的同時保證電離效果。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

提供一種電離效果穩(wěn)定的射頻離子源中和器，包括射頻電源、射頻感抗匹配網(wǎng)絡(luò)、起輝維持極、外罩體、射頻線圈、絕緣電離腔體及正離子收集極；射頻電源通過射頻感抗匹配網(wǎng)絡(luò)與射頻線圈連接；射頻線圈螺旋設(shè)于絕緣電離腔體的外側(cè)壁，外罩體套設(shè)于射頻線圈的外側(cè)，外罩體無頂部及底部；絕緣電離腔體罩設(shè)于正離子收集極且與正離子收集極圍合形成絕緣電離腔室；絕緣電離腔體開設(shè)有發(fā)射孔，起輝維持極開設(shè)有與發(fā)射孔對應(yīng)的第一通孔；正離子收集極開設(shè)有用于通入惰性氣體的進(jìn)氣通道，以及連通進(jìn)氣通道和絕緣電離腔室之間的惰性氣體供氣孔；起輝維持極用于維持中和器內(nèi)部的電離狀態(tài)。

上述方案中，通過將射頻線圈螺旋設(shè)于絕緣電離腔體的外側(cè)壁，并將外罩體套設(shè)于射頻線圈的外側(cè)，使得射頻線圈得到固定，不容易隨工作時間的延長而產(chǎn)生變形，保證了中和器電離效果的穩(wěn)定性，而且外罩體的設(shè)置減少了射頻線圈與空氣的接觸面，進(jìn)而使得射頻線圈的氧化效果得到有效抑制，在提高射頻線圈使用壽命的同時保證了電離效果。

優(yōu)選地，絕緣電離腔體的外側(cè)壁設(shè)有螺旋線槽，射頻線圈螺旋設(shè)于螺旋線槽內(nèi)。螺旋線槽與外罩體配合使用，便于將射頻線圈進(jìn)一步牢固固定，以進(jìn)一步防止射頻線圈產(chǎn)生變形，提高中和器電離效果的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述離子源中和器還包括罩射于外罩體外的屏蔽外殼，屏蔽外殼開設(shè)有與發(fā)射孔對應(yīng)的第二通孔。利用屏蔽外殼進(jìn)行屏蔽，避免外界因素對惰性氣體的電離造成干擾，進(jìn)一步提高了電離效果的穩(wěn)定性和可靠性。

優(yōu)選地，所述離子源中和器還包括設(shè)于外罩體與屏蔽外殼之間的導(dǎo)熱片。導(dǎo)熱片的設(shè)置便于將外罩體內(nèi)的熱量傳輸?shù)狡帘瓮鈿ど希M(jìn)而加快熱量散發(fā)的速度，使得射頻線圈不產(chǎn)生變形，從而進(jìn)一步提高中和器電離效果的穩(wěn)定性。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述導(dǎo)熱片為石墨結(jié)構(gòu)；這能進(jìn)一步提高散熱效果。

優(yōu)選地，外罩體的頂部設(shè)有上沿臺階，射頻線圈位于上沿臺階下。上沿臺階的設(shè)置能防止射頻線圈上沿與屏蔽外殼接觸發(fā)生短路情況。進(jìn)一步優(yōu)選地，絕緣電離腔體外側(cè)壁的底部設(shè)有用于支撐外罩體的支撐部；支撐部與上沿臺階配合能更好地固定射頻線圈，防止其產(chǎn)生變形。

優(yōu)選地，外罩體及絕緣電離腔體為氮化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)。這樣設(shè)置能加快外罩體內(nèi)熱量的散失，使得射頻線圈不產(chǎn)生變形，從而進(jìn)一步提高中和器電離效果的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，外罩體上設(shè)有防卡死開口。防卡死開口設(shè)置在外罩體的豎直方向，這不但便于將外罩體安裝在射頻線圈的外側(cè)，而且還能防止射頻線圈膨脹后卡住外罩體，使外罩體無法拆下來。

優(yōu)選地，所述離子源中和器還包括與正離子收集極連接的正離子收集極電源；還包括與所述起輝維持極連接的起輝維持極電源。正電子收集極電源的正極接地，正電子收集極電源的負(fù)極連接正離子收集極；起輝維持極電源的正極連接起輝維持極，起輝維持極電源的負(fù)極連接正電子收集電源的負(fù)極；通過調(diào)整起輝維持極電源，起輝后使起輝維持極保持電流穩(wěn)定，從而保證中和器內(nèi)部保持電離工作狀態(tài)；通過正離子收集極電源和起輝維持極電源對正離子收集極和起輝維持極進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)工藝參數(shù)簡單穩(wěn)定可調(diào)，提高了操作便利性。

優(yōu)選地，所述絕緣電離腔體為圓柱形腔體，發(fā)射孔設(shè)于絕緣電離腔體遠(yuǎn)離正離子收集極的一端的中部。將發(fā)射孔設(shè)置在絕緣電離腔體遠(yuǎn)離正離子收集極的中部位置，便于分布在絕緣電離腔室內(nèi)的自由電子通過，提高中和器的電子發(fā)射效率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明一種電離效果穩(wěn)定的射頻離子源中和器，通過將射頻線圈螺旋設(shè)于絕緣電離腔體的外側(cè)壁，并將外罩體套設(shè)于射頻線圈的外側(cè)，使得射頻線圈得到固定，不容易隨工作時間的延長而產(chǎn)生變形，保證了中和器電離效果的穩(wěn)定性，而且外罩體的設(shè)置減少了射頻線圈與空氣的接觸面，進(jìn)而使得射頻線圈的氧化效果得到有效抑制，在提高射頻線圈使用壽命的同時保證了電離效果；通過在絕緣電離腔體的外側(cè)壁設(shè)有螺旋線槽，并將射頻線圈螺旋設(shè)于螺旋線槽內(nèi)，螺旋線槽與外罩體配合使用，便于將射頻線圈進(jìn)一步牢固固定，以進(jìn)一步防止射頻線圈產(chǎn)生變形，提高中和器電離效果的穩(wěn)定性；通過設(shè)置罩射于外罩體外的屏蔽外殼，并在屏蔽外殼開設(shè)有與發(fā)射孔對應(yīng)的第二通孔，利用屏蔽外殼進(jìn)行屏蔽，避免外界因素對惰性氣體的電離造成干擾，進(jìn)一步提高了電離效果的穩(wěn)定性和可靠性；通過在外罩體與屏蔽外殼之間設(shè)置導(dǎo)熱片，便于將外罩體內(nèi)的熱量傳輸?shù)狡帘瓮鈿ど希M(jìn)而加快熱量散發(fā)的速度，使得射頻線圈不產(chǎn)生變形，從而進(jìn)一步提高中和器電離效果的穩(wěn)定性；通過在外罩體的頂部設(shè)有上沿臺階，并使射頻線圈位于上沿臺階下，能防止射頻線圈上沿與屏蔽外殼接觸發(fā)生短路情況；通過在絕緣電離腔體外側(cè)壁的底部設(shè)有用于支撐外罩體的支撐部，支撐部與上沿臺階配合能更好地固定射頻線圈，防止其產(chǎn)生變形；通過在外罩體上設(shè)有防卡死開口，這不但便于將外罩體安裝在射頻線圈的外側(cè)，而且還能防止射頻線圈膨脹后卡住外罩體，使外罩體無法拆下來。

附圖說明

圖1為本實施例一種電離效果穩(wěn)定的射頻離子源中和器的剖視圖。

圖2為本實施例一種電離效果穩(wěn)定的射頻離子源中和器的工作原理圖。

圖3為圖1中絕緣電離腔體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為外罩體與射頻線圈連接的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本發(fā)明的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。

本發(fā)明實施例的附圖中相同或相似的標(biāo)號對應(yīng)相同或相似的部件；在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，若有術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

實施例

本實施例一種電離效果穩(wěn)定的射頻離子源中和器的示意圖如圖1至圖4所示，包括射頻電源、射頻感抗匹配網(wǎng)絡(luò)、起輝維持極110、外罩體170、射頻線圈130、絕緣電離腔體140及正離子收集極150；射頻電源通過射頻感抗匹配網(wǎng)絡(luò)與射頻線圈130連接；射頻線圈130螺旋設(shè)于絕緣電離腔體140的外側(cè)壁，外罩體170套設(shè)于射頻線圈130的外側(cè)，外罩體170無頂部及底部；絕緣電離腔體140罩設(shè)于正離子收集極150且與正離子收集極150圍合形成絕緣電離腔室；絕緣電離腔體140開設(shè)有發(fā)射孔180，起輝維持極110開設(shè)有與發(fā)射孔180對應(yīng)的第一通孔190；正離子收集極150開設(shè)有用于通入惰性氣體的進(jìn)氣通道200，以及連通進(jìn)氣通道200和絕緣電離腔室之間的惰性氣體供氣孔160；起輝維持極110用于維持中和器內(nèi)部的電離狀態(tài)。為了使圖簡單明了，在圖1中沒有畫出外罩體170。

使用該射頻離子源中和器時，惰性氣體通過正離子收集極150的進(jìn)氣通道200和惰性氣體供氣孔160進(jìn)入絕緣電離腔室，射頻電源通過感抗匹配網(wǎng)絡(luò)調(diào)制后輸出功率加載到射頻線圈130上，使絕緣電離腔室內(nèi)形成電磁場，起輝維持極110維持中和器內(nèi)部保持電離工作狀態(tài)，通過射頻線圈130產(chǎn)生電磁場使惰性氣體電離，產(chǎn)生自由電子并通過發(fā)射孔180射出，正離子收集極150用于收集絕緣電離腔室內(nèi)的正離子，防止正離子導(dǎo)致的打火放電。本發(fā)明一種電離效果穩(wěn)定的射頻離子源中和器通過將射頻線圈130螺旋設(shè)于絕緣電離腔體140的外側(cè)壁，并將外罩體170套設(shè)于射頻線圈130的外側(cè)，使得射頻線圈130得到固定，不容易隨工作時間的延長而產(chǎn)生變形，保證了中和器電離效果的穩(wěn)定性，而且外罩體170的設(shè)置減少了射頻線圈130與空氣的接觸面，進(jìn)而使得射頻線圈130的氧化效果得到有效抑制，在提高射頻線圈130使用壽命的同時保證了電離效果。

其中，絕緣電離腔體140的外側(cè)壁設(shè)有螺旋線槽141，射頻線圈130螺旋設(shè)于螺旋線槽141內(nèi)。螺旋線槽141與外罩體170配合使用，便于將射頻線圈130進(jìn)一步牢固固定，以進(jìn)一步防止射頻線圈130產(chǎn)生變形，提高中和器電離效果的穩(wěn)定性。

另外，所述離子源中和器還包括罩射于外罩體170外的屏蔽外殼120，屏蔽外殼120開設(shè)有與發(fā)射孔180對應(yīng)的第二通孔210。利用屏蔽外殼120進(jìn)行屏蔽，避免外界因素對惰性氣體的電離造成干擾，進(jìn)一步提高了電離效果的穩(wěn)定性和可靠性。

其中，所述離子源中和器還包括設(shè)于外罩體170與屏蔽外殼120之間的導(dǎo)熱片。導(dǎo)熱片的設(shè)置便于將外罩體170內(nèi)的熱量傳輸?shù)狡帘瓮鈿?20上，進(jìn)而加快熱量散發(fā)的速度，使得射頻線圈130不產(chǎn)生變形，從而進(jìn)一步提高中和器電離效果的穩(wěn)定性。本實施例中，為了進(jìn)一步提高散熱效果，將所述導(dǎo)熱片設(shè)置為石墨結(jié)構(gòu)。

另外，外罩體170的頂部設(shè)有上沿臺階171，射頻線圈130位于上沿臺階171下。上沿臺階171的設(shè)置能防止射頻線圈130上沿與屏蔽外殼120接觸發(fā)生短路情況。本實施例中，絕緣電離腔體140外側(cè)壁的底部設(shè)有用于支撐外罩體170的支撐部142；支撐部142與上沿臺階171配合能更好地固定射頻線圈130，防止其產(chǎn)生變形。

其中，外罩體170及絕緣電離腔體140為氮化鋁陶瓷結(jié)構(gòu)。這樣設(shè)置能加快外罩體170內(nèi)熱量的散失，使得射頻線圈130不產(chǎn)生變形，從而進(jìn)一步提高中和器電離效果的穩(wěn)定性。

另外，外罩體170上設(shè)有防卡死開口172。防卡死開口172設(shè)置在外罩體170的豎直方向，這不但便于將外罩體170安裝在射頻線圈130的外側(cè)，而且還能防止射頻線圈130膨脹后卡住外罩體170，使外罩體170無法拆下來。

其中，所述離子源中和器還包括與正離子收集極150連接的正離子收集極電源；還包括與所述起輝維持極110連接的起輝維持極電源。正電子收集極電源的正極接地，正電子收集極電源的負(fù)極連接正離子收集極；起輝維持極電源的正極連接起輝維持極，起輝維持極電源的負(fù)極連接正電子收集電源的負(fù)極；通過調(diào)整起輝維持極電源，起輝后使起輝維持極110保持電流穩(wěn)定，從而保證中和器內(nèi)部保持電離工作狀態(tài)；通過正離子收集極電源和起輝維持極電源對正離子收集極150和起輝維持極110進(jìn)行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)工藝參數(shù)簡單穩(wěn)定可調(diào)，提高了操作便利性。

另外，所述絕緣電離腔體140為圓柱形腔體，發(fā)射孔180設(shè)于絕緣電離腔體140遠(yuǎn)離正離子收集極150的一端的中部。將發(fā)射孔180設(shè)置在絕緣電離腔體140遠(yuǎn)離正離子收集極150的中部位置，便于分布在絕緣電離腔室內(nèi)的自由電子通過，提高中和器的電子發(fā)射效率。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。