專利名稱：一種用于回旋加速器的改進(jìn)型離子源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種離子源，尤其是涉及一種用于回旋加速器的改進(jìn)型離子源系統(tǒng)。
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。氣體放電、電子束對(duì)氣體原子(或分子)的碰撞，帶電粒子束使工作物質(zhì)濺射以及表面電離過(guò)程都能產(chǎn)生離子，并被引出成束。根據(jù)不同的使用條件和用途，目前已研制出多種類型的離子源。Cyclone 30回旋加速器離子源是多磁極會(huì)切場(chǎng)離子源，有較大流強(qiáng)2mA和較小發(fā)身寸度6mm. mracL在外部MULTI⑶SP源的氫分子與加熱燈絲產(chǎn)生的帶一定能量熱電子相碰撞產(chǎn)生熱激發(fā)，就形成了負(fù)離子，并且被引向帶正偏壓的離子源腔體(陽(yáng)極)借助于環(huán)繞離子源腔體的四根一組的10極永久磁鐵所形成的磁場(chǎng)來(lái)約束等離子體。并且由頂部的兩條永久磁鐵和底部的一組磁過(guò)濾器來(lái)封閉磁瓶。來(lái)自陰極的(燈絲)的被加速熱電離電子拋向陽(yáng)極(離子源腔體)使氫分子H2 激發(fā)和電離，這些被激發(fā)的分子和低能電子一起通過(guò)磁過(guò)濾器從熱等離子體區(qū)域向引出區(qū)域移動(dòng)，而高能電子卻被磁過(guò)濾器退回。這樣就在引出區(qū)域增加了電離附著，并因此增加了 H-離子的濃度。通過(guò)引出孔的負(fù)離子和電子被帶3-4KV偏壓的吸極所吸引。這個(gè)電極離開(kāi)離子源的引出孔大約1mm，在吸極里面裝了一組很小的永久磁鐵用來(lái)作為電子阱，電子磁剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于負(fù)離子H-的磁剛度(負(fù)離子H-的質(zhì)量大約等于電子質(zhì)量的2000倍)電子被偏轉(zhuǎn)到吸極上而負(fù)離子H-繼續(xù)向前加速。離子源有以下主要部件組成1、離子源電弧腔(等離子體放電室壁)離子腔的電弧腔是一只直徑為100mm，高度150mm的圓柱體，環(huán)繞圓柱體外壁裝有四根一組的10極的永久磁鐵。對(duì)著電弧腔的磁極頭的極性是交替安排的。這樣就產(chǎn)生了一個(gè)會(huì)聚形的磁場(chǎng)，所形成的磁場(chǎng)梯度是中心為O高斯到弧腔壁3高斯。2、頂蓋弧腔的頂部是離子源燈絲頂蓋，上面裝有二排永久磁鐵3、磁過(guò)濾器在離子源底部的磁過(guò)濾器由一排冷卻水管和二組安裝在兩邊的永久磁鐵6塊組成，與腔體，頂蓋形成了封閉的磁瓶。4、吸極裝置這套標(biāo)準(zhǔn)單元被安裝在一個(gè)平臺(tái)上，這個(gè)平臺(tái)上供電，氣，水的連接。離子源借助于稱為“派勒克斯環(huán)”的玻璃環(huán)和地絕緣，并提供真空密封。5、吸極補(bǔ)償裝置為了補(bǔ)償由于吸極磁鐵所引起的對(duì)束流的輕微的偏移，在離子源真空室的束流路徑上設(shè)置了兩塊永久磁鐵。它所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向和吸極的磁場(chǎng)方向是相反的。補(bǔ)償磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度是可調(diào)的，只要改變兩塊磁極之間的距離就可以了。這就有可能進(jìn)行束流和注入線軸之間的重新對(duì)中。從離子源獲得的離子束的能量一般從幾百電子伏到幾萬(wàn)電子伏。因?yàn)橛酶咭鲭妷悍绞将@得較高能量的離子束受到擊穿的限制，所以必須使離子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中加速，這類裝置叫做加速器。使用各種加速器可以使離子獲得很高的能量，也可以使離子減速，以獲得能量較低的但流強(qiáng)很高的離子束。在加速器與離子源之間的管線稱為軸向注入線。在離子源中產(chǎn)生的離子束沿軸向注入線被加速進(jìn)入靜電偏轉(zhuǎn)器的入口。為了從離子源到偏轉(zhuǎn)板輸運(yùn)最大的束流，除了保證系統(tǒng)的高真空，沿著軸向注入線安裝了一些束流診斷裝置。軸向注入線總長(zhǎng)1.65米。包括X，Y導(dǎo)向磁鐵、靜電透鏡、螺旋管透鏡、注入法拉第杯、粒子聚束器、靜電偏轉(zhuǎn)器。Cyclone 30回旋加速器把注入能量從30千電子伏特加速到30兆電子伏特，流強(qiáng)單邊理論可達(dá)400uA。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后，離子源出口的流強(qiáng)與注入加速器的流強(qiáng)比例過(guò)低，達(dá)不到設(shè)計(jì)數(shù)值，這妨礙了加速器的正常使用，制約了生產(chǎn)的發(fā)展。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能增加通過(guò)的離子強(qiáng)度，性能可靠的用于回旋加速器的改進(jìn)型離子源系統(tǒng)。本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種用于回旋加速器的改進(jìn)型離子源系統(tǒng)，其特征在于，該離子源系統(tǒng)由離子源頂蓋、燈絲、離子源腔體、磁過(guò)濾器、吸極裝置及吸極補(bǔ)償裝置構(gòu)成，所述的離子源頂蓋設(shè)置在離子源腔體的頂部，頂蓋下方設(shè)置兩排永久磁鐵，所述的燈絲設(shè)在離子源腔體內(nèi)，連接在離子源頂蓋的下方，所述的磁過(guò)濾器設(shè)在離子源腔體下方，所述的吸極裝置有兩個(gè)，設(shè)在離子源腔體的底部，所述的吸極補(bǔ)償裝置設(shè)在離子源腔體的束流路徑上。所述的離子源腔體為圓筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為高真空狀態(tài)，環(huán)繞離子源腔體的外側(cè)設(shè)有4根一組的10級(jí)永久磁鐵，與離子源腔體對(duì)應(yīng)的磁極頭的極性呈交替設(shè)置。所述的磁過(guò)濾器由循環(huán)冷卻水管及4塊永久磁鐵構(gòu)成，所述的循環(huán)冷卻水管一端為進(jìn)水口，另一端為出水口，循環(huán)冷卻水管呈四排管道設(shè)置，所述的永久磁鐵分別設(shè)置在循環(huán)冷卻水管形成的管道的四個(gè)端點(diǎn)處。所述的吸極補(bǔ)償裝置內(nèi)設(shè)有兩塊永久磁鐵，該永久磁鐵的磁極與吸極裝置內(nèi)設(shè)置的永久磁鐵的磁極的設(shè)置方向相反，產(chǎn)生與吸極裝置的磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，補(bǔ)償吸極裝置內(nèi)的磁鐵引起的對(duì)束流的輕微偏移。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算，長(zhǎng)期實(shí)踐摸索，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問(wèn)題的根本原因是安裝加速器的地面地基有很微小的傾斜，造成軸向注入線變化，在無(wú)法改變事實(shí)的情況下，重新設(shè)計(jì)了離子源和注入系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多次計(jì)算、實(shí)踐，找到了最有效、最經(jīng)濟(jì)、最便捷的設(shè)計(jì)思路，發(fā)現(xiàn)減少磁過(guò)濾器的數(shù)目，并改進(jìn)吸極補(bǔ)償裝置，與原有其它裝置配合，基本可以恢復(fù)原有參數(shù)。磁過(guò)濾器作用是偏轉(zhuǎn)無(wú)用的粒子，吸極補(bǔ)償裝置的作用是補(bǔ)償束流的偏移。減少磁過(guò)濾器磁鐵數(shù)目后，能增加通過(guò)的離子強(qiáng)度；改進(jìn)后的吸極補(bǔ)償裝置正好調(diào)整了變化了的束流偏移，從而恢復(fù)了加速器最重要性能，用戶需求得到滿足，流強(qiáng)單邊可達(dá) 350uA,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期工作，性能可靠。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為磁過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為吸極補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為離子源頂蓋、2為燈絲、3為離子源腔體、4為磁過(guò)濾器、41為循環(huán)冷卻水管、42為永久磁鐵、5為吸極裝置、6為吸極補(bǔ)償裝置、61為束流軸、62為永久磁鐵。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例—種用于回旋加速器的改進(jìn)型離子源系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該離子源系統(tǒng)由離子源頂蓋1、燈絲2、離子源腔體3、磁過(guò)濾器4、吸極裝置5及吸極補(bǔ)償裝置6構(gòu)成，離子源頂蓋1設(shè)置在離子源腔體2的頂部，頂蓋下方設(shè)置兩排永久磁鐵，燈絲2設(shè)在離子源腔體 3內(nèi)，連接在離子源頂蓋1的下方，離子源腔體3為圓筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為高真空狀態(tài)，環(huán)繞離子源腔體3的外側(cè)設(shè)有4根一組的10級(jí)永久磁鐵，與離子源腔體3對(duì)應(yīng)的磁極頭的極性呈交替設(shè)置，這樣就產(chǎn)生了一個(gè)會(huì)聚形的磁場(chǎng)，所形成的磁場(chǎng)梯度是中心為0高斯到弧腔壁3 高斯。磁過(guò)濾器4設(shè)在離子源腔體3下方，吸極裝置5有兩個(gè)，設(shè)在離子源腔體3的底部， 吸極補(bǔ)償裝置6設(shè)在離子源腔體3的束流軸61路徑上。磁過(guò)濾器4的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由循環(huán)冷卻水管41及4塊永久磁鐵42構(gòu)成，循環(huán)冷卻水管41 一端為進(jìn)水口，另一端為出水口，循環(huán)冷卻水管41呈四排管道設(shè)置，永久磁鐵 42分別設(shè)置在循環(huán)冷卻水管41形成的管道的四個(gè)端點(diǎn)處。磁過(guò)濾器4與離子源腔體3及離子源頂蓋1形成了封閉的磁瓶。吸極補(bǔ)償裝置6的結(jié)構(gòu)如圖3所示，吸極補(bǔ)償裝置6設(shè)置在離子源腔體3的束流軸61路徑上，內(nèi)部設(shè)有兩塊永久磁鐵62，產(chǎn)生與吸極裝置的磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，補(bǔ)償吸極裝置5內(nèi)的磁鐵引起的對(duì)束流的輕微偏移。利用本實(shí)用新型進(jìn)行離子源弧流與束流進(jìn)行對(duì)照，結(jié)果如下表所示。表1現(xiàn)有離子源的離子源弧流與束流對(duì)照表
123456789101112Sc(A)23456788. 591010. 511Far(uA)4286156281442529. 57749811057120012641340Str(uA)1. 72. 65. 516. 641. 280105.8113.8116. 7124. 4122. 5121. 5S/F4. 05%3. 02%3. 53%5. 69 %9. 32%15. 10%13. 56%11. 60%11. 04%10. 37%9. 69%9. 07%[0043]表2本實(shí)用新型離子源的離子源弧流與束流對(duì)照表
權(quán)利要求1.一種用于回旋加速器的改進(jìn)型離子源系統(tǒng)，其特征在于，該離子源系統(tǒng)由離子源頂蓋、燈絲、離子源腔體、磁過(guò)濾器、吸極裝置及吸極補(bǔ)償裝置構(gòu)成，所述的離子源頂蓋設(shè)置在離子源腔體的頂部，頂蓋下方設(shè)置兩排永久磁鐵，所述的燈絲設(shè)在離子源腔體內(nèi)，連接在離子源頂蓋的下方，所述的磁過(guò)濾器設(shè)在離子源腔體下方，所述的吸極裝置有兩個(gè)，設(shè)在離子源腔體的底部，所述的吸極補(bǔ)償裝置設(shè)在離子源腔體的束流路徑上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于回旋加速器的改進(jìn)型離子源系統(tǒng)，其特征在于，所述的離子源腔體為圓筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為高真空狀態(tài)，環(huán)繞離子源腔體的外側(cè)設(shè)有4根一組的10級(jí)永久磁鐵，與離子源腔體對(duì)應(yīng)的磁極頭的極性呈交替設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于回旋加速器的改進(jìn)型離子源系統(tǒng)，其特征在于，所述的磁過(guò)濾器由循環(huán)冷卻水管及4塊永久磁鐵構(gòu)成，所述的循環(huán)冷卻水管一端為進(jìn)水口， 另一端為出水口，循環(huán)冷卻水管呈四排管道設(shè)置，所述的永久磁鐵分別設(shè)置在循環(huán)冷卻水管形成的管道的四個(gè)端點(diǎn)處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于回旋加速器的改進(jìn)型離子源系統(tǒng)，其特征在于，所述的吸極補(bǔ)償裝置內(nèi)設(shè)有兩塊永久磁鐵，該永久磁鐵的磁極與吸極裝置內(nèi)設(shè)置的永久磁鐵的磁極的設(shè)置方向相反。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于回旋加速器的改進(jìn)型離子源系統(tǒng)，由離子源頂蓋、燈絲、離子源腔體、磁過(guò)濾器、吸極裝置及吸極補(bǔ)償裝置構(gòu)成，離子源頂蓋設(shè)置在離子源腔體的頂部，頂蓋下方設(shè)置兩排永久磁鐵，燈絲設(shè)在離子源腔體內(nèi)，連接在離子源頂蓋的下方，磁過(guò)濾器設(shè)在離子源腔體下方，吸極裝置有兩個(gè)，設(shè)在離子源腔體的底部，吸極補(bǔ)償裝置設(shè)在離子源腔體的束流路徑上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型正好調(diào)整了變化了的束流偏移，從而恢復(fù)了加速器最重要性能，用戶需求得到滿足，流強(qiáng)單邊可達(dá)350μA，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期工作，性能可靠。
文檔編號(hào)H05H13/00GK202150989SQ20112028619
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者徐建波 申請(qǐng)人:上海原子科興藥業(yè)有限公司