一種離子輸運裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種離子輸運裝置，其特征在于，包括連接套筒、收集狹縫板、收集透鏡組、矯正磁鐵、分子泵和輔助收集透鏡組，所述收集狹縫板上設(shè)置有收集狹縫，所述收集透鏡組、矯正磁鐵、分子泵和輔助收集透鏡組按照離子束傳輸?shù)姆较蛞来卧O(shè)置在所述收集狹縫板的后側(cè)，所述連接套筒套裝在所述收集狹縫板和收集透鏡組上。本發(fā)明提供的離子輸運裝置，用于對離子激光加速器中離子的收集和輸運，由于設(shè)置有連接套筒，可以將所述離子輸運裝置的一部分插入激光靶室內(nèi)部，能夠進一步縮小離子輸運裝置和激光靶之間的距離，使得整個離子輸運裝置對離子束的控制更加靈活和高效，能夠滿足不同的應(yīng)用需求。
【專利說明】—種離子輸運裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離子輸運裝置，尤其涉及一種激光加速器中離子的輸運裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]世界上許多研究所正在進行激光加速器應(yīng)用方面的研究，但是，研究仍然處于探索階段。這是因為激光加速器產(chǎn)生的離子束具有:短脈沖、高流強、大能散等特點，對于離子束的應(yīng)用造成了很大的困擾。激光加速器產(chǎn)生的離子束脈寬僅為幾十皮秒，而且每個脈沖包含IO8-1O11個離子，所以脈沖流強能夠達到安培量級。而且離子束的初始束斑與激光焦斑尺寸相等，僅為幾個微米，導(dǎo)致空間電荷效應(yīng)非常強烈，離子束在傳輸時的包絡(luò)很大，傳輸效率低下。盡管剛產(chǎn)生的離子束內(nèi)會有大量的伴隨電子來中和空間電荷效應(yīng)，但是，在輸運的過程中，這些伴隨電子將會被傳輸元件的磁場偏轉(zhuǎn)出離子束。同時，離子束的能散很大，而且包含多種離子，因此，在傳輸過程中的像差現(xiàn)象很嚴重。所以，最初的收集段是非常困難和關(guān)鍵的部分。人們嘗試了多種傳輸元件來輸運離子，包括永磁四極磁鐵透鏡、線圈磁鐵、激光觸發(fā)的微透鏡等等?，F(xiàn)有傳輸元件對離子的輸運不能達到應(yīng)用的要求。為了達到應(yīng)用的要求，對離子的輸運過程進行改進的需求日益變得緊迫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種離子輸運裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的離子輸運不能達到應(yīng)用要求的問題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種離子輸運裝置，其特征在于，包括連接套筒、收集狹縫板、收集透鏡組、矯正磁鐵、分子泵和輔助收集透鏡組，所述收集狹縫板上設(shè)置有收集狹縫，所述收集透鏡組、矯正磁鐵、分子泵和輔助收集透鏡組按照離子束傳輸?shù)姆较蛞来卧O(shè)置在所述收集狹縫板的后側(cè)，所述連接套筒套裝在所述收集狹縫板和收集透鏡組上。
[0005]優(yōu)選地，所述連接套筒為前端設(shè)有通孔、后端開口的帶底筒狀結(jié)構(gòu)，在所述連接套筒前端面中心位置設(shè)有所述通孔。
[0006]優(yōu)選地，還包括上游真空管，所述收集透鏡組套裝在所述上游真空管的徑向外側(cè)。
[0007]優(yōu)選地，所述上游真空管與所述連接套筒一體形成；或者，
[0008]所述上游真空管與所述連接套筒分體形成，所述上游真空管的前端設(shè)置在所述通孔中。
[0009]優(yōu)選地，在所述連接套筒上位于所述連接套筒軸向前端和后端之間的位置設(shè)置激光靶室連接部。
[0010]優(yōu)選地，所述連接套筒的筒身部分套裝在所述收集透鏡組的徑向外側(cè)。
[0011]優(yōu)選地，在所述連接套筒內(nèi)壁上與所述收集透鏡組對應(yīng)的位置設(shè)置有透鏡固定裝置；優(yōu)選的，所述透鏡固定裝置與所述連接套筒一體形成或者分體形成。
[0012]優(yōu)選地，所述透鏡固定裝置從所述連接套筒的內(nèi)壁沿徑向向連接套筒的內(nèi)部延伸，其徑向最內(nèi)端卡接在所述收集透鏡組的外壁上。
[0013]優(yōu)選地，所述透鏡固定裝置為板、桿、圓環(huán)或框架結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選地，在所述連接套筒筒壁上靠近內(nèi)壁的位置設(shè)置T形槽，在所述透鏡固定裝置與所述連接套筒連接的位置設(shè)置與所述T形槽對應(yīng)的T形突起。
[0015]優(yōu)選地，在所述輔助收集透鏡組的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)置有下游真空管。
[0016]優(yōu)選地，所述收集狹縫板與所述上游真空管分體形成，所述收集狹縫板設(shè)置在所述上游真空管靠近激光靶的一端；或者，
[0017]所述收集狹縫板與所述上游真空管一體形成，所述收集狹縫板位于所述上游真空管的靠近激光靶的一端。
[0018]本發(fā)明提供的離子輸運裝置，用于對激光加速器中離子的收集和輸運，由于設(shè)置有連接套筒，可以將所述離子輸運裝置的一部分插入激光靶室內(nèi)部，能夠進一步縮小離子輸運裝置和激光靶之間的距離，使得整個離子輸運裝置對離子束的控制更加靈活和高效，在將離子束輸運至應(yīng)用平臺的同時，能夠滿足不同的應(yīng)用需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中:
[0020]圖1為本發(fā)明的離子輸運裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ] 圖2為圖1的A-A剖視圖；
[0022]圖3為本發(fā)明透鏡固定裝置實施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為圖1的K部放大圖；
[0024]圖5為本發(fā)明收集狹縫板的板厚、放置位置和收集狹縫孔徑的關(guān)系示意圖；
[0025]圖6為本發(fā)明的一個實施例的離子束傳輸模擬圖；
[0026]圖7為本發(fā)明的另一個實施例的離子束傳輸模擬圖。
【具體實施方式】
[0027]以下將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的各種實施例。在各個附圖中，相同的元件采用相同或類似的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。
[0028]本發(fā)明中的“前側(cè)”、“后側(cè)”、“前端”、“后端”是按照離子束傳輸方向定義的，靠近激光靶的一側(cè)定義為前側(cè)、前端，遠離激光靶的一側(cè)定義為后側(cè)、后端。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明的離子輸運裝置主要包括:連接套筒30、收集狹縫板1、收集透鏡組2、矯正磁鐵3、分子泵4和輔助收集透鏡組6。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明的離子輸運裝置的前端放置在靠近激光靶10的位置，所述激光靶10位于激光靶室20內(nèi)部。所述連接套筒30為前端設(shè)有通孔301 (參見圖4)、后端開口的帶底筒狀結(jié)構(gòu)，在所述連接套筒30前端面的中心位置設(shè)有通孔301，所述上游真空管102 (后面有詳細的介紹)的前端設(shè)置在所述通孔301中。在位于所述連接套筒30軸向前端和后端之間的位置設(shè)置有激光靶室連接部302，該激光靶室連接部302將所述連接套筒30固定在所述激光靶室20上。所述連接套筒30的筒身部分套裝在所述收集透鏡組2的徑向外側(cè)。[0031]如圖2所示，在一個優(yōu)選實施例中，在所述連接套筒30內(nèi)部與所述收集透鏡組2對應(yīng)的位置設(shè)置有透鏡固定裝置303，所述透鏡固定裝置303從所述連接套筒30的內(nèi)壁沿徑向向連接套筒30的內(nèi)部延伸，其徑向最內(nèi)端卡接在所述收集透鏡組2的外壁上。優(yōu)選的，所述透鏡固定裝置303為板或者桿或者圓環(huán)(圖1、圖2中示出的為板的情形)，所述板或桿在所述連接套筒30的內(nèi)壁上設(shè)置有多個，以能夠牢固的將所述收集透鏡組2固定為宜，圖2中示出的為四個的情況。參見圖1，所述透鏡固定裝置303沿所述連接套筒30的軸向設(shè)置有多組(圖1中為三組)，其設(shè)置組數(shù)與收集透鏡組2的透鏡數(shù)相對應(yīng)。
[0032]所述透鏡固定裝置303可以與所述連接套筒30 —體形成，也可以分體形成，分體形成時，可在所述連接套筒30筒壁上靠近內(nèi)壁的位置設(shè)置T形槽，在所述透鏡固定裝置303與所述連接套筒30連接的位置設(shè)置T形突起，通過所述T形突起在所述T形槽內(nèi)滑動，從而將所述透鏡固定裝置303固定在所述連接套筒30的內(nèi)壁上。
[0033]在另外一個實施例中，所述透鏡固定裝置303為框架結(jié)構(gòu)，如圖3所示，在多塊固定板3031或桿(圖中示出的是板的情形)之間設(shè)置有連接圈3032，這樣所述透鏡固定裝置303構(gòu)成為一個整體，在所述固定板3031與所述連接套筒30內(nèi)壁連接的位置設(shè)置T形突起3033，通過將這些T形突起3033插入設(shè)置在連接套筒30內(nèi)壁上的T形槽(圖中未示出)將所述透鏡固定裝置303與所述連接套筒30進行連接。
[0034]通過設(shè)置該連接套筒30，所述收集透鏡組2和上游真空管102的前端可以插入所述激光靶室20內(nèi)部，這樣可以在更大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)本發(fā)明的離子輸運裝置和激光靶10之間的距離。
[0035]所述收集狹縫板I上設(shè)置有收集狹縫101 (參見圖4)，激光加速器產(chǎn)生的離子束的初始發(fā)散角很大，離子束沿著激光靶10的法線方向運動。在靠近所述激光靶10的位置放置帶有收集狹縫101的收集狹縫板1，利用收集狹縫101對離子束進行初步篩選。在保證離子的數(shù)目滿足應(yīng)用要求的前提下，選擇合適的收集狹縫101，使離子束的中心部分通過收集狹縫101，同時將發(fā)散角較大的離子和部分雜質(zhì)離子在輸運的初始階段就篩除掉。
[0036]收集狹縫板I的板厚、放置位置、收集狹縫101的孔徑和通過收集狹縫101進入離子輸運裝置的離子束發(fā)散角的關(guān)系如圖5所示，在一個優(yōu)選的實施例中，收集狹縫板I的有效厚度選擇為L=10mm。為了能夠屏蔽發(fā)散角較大的高能離子，并且減少由于離子轟擊產(chǎn)生的二次離子、電子進入離子輸運裝置，收集狹縫101的孔徑要盡可能小，厚度要盡可能厚。因此，收集狹縫101的放置位置和孔徑尺寸不同，通過收集狹縫101進入離子輸運裝置的離子束發(fā)散角也不相同。在優(yōu)選的實施例中，收集狹縫101與激光靶10的距離D為40mm，50mm和90mm時，收集狹縫101孔徑尺寸r與通過收集狹縫101的離子束發(fā)散角Φ的關(guān)系，如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.一種離子輸運裝置，其特征在于，包括連接套筒、收集狹縫板、收集透鏡組、矯正磁鐵、分子泵和輔助收集透鏡組，所述收集狹縫板上設(shè)置有收集狹縫，所述收集透鏡組、矯正磁鐵、分子泵和輔助收集透鏡組按照離子束傳輸?shù)姆较蛞来卧O(shè)置在所述收集狹縫板的后側(cè)，所述連接套筒套裝在所述收集狹縫板和收集透鏡組上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子輸運裝置，其特征在于，所述連接套筒為前端設(shè)有通孔、后端開口的帶底筒狀結(jié)構(gòu)，在所述連接套筒前端面中心位置設(shè)有所述通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子輸運裝置，其特征在于，還包括上游真空管，所述收集透鏡組套裝在所述上游真空管的徑向外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子輸運裝置，其特征在于，所述上游真空管與所述連接套筒一體形成；或者， 所述上游真空管與所述連接套筒分體形成，所述上游真空管的前端設(shè)置在所述通孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子輸運裝置，其特征在于，在所述連接套筒上位于所述連接套筒軸向前端和后端之間的位置設(shè)置激光靶室連接部。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子輸運裝置，其特征在于，所述連接套筒的筒身部分套裝在所述收集透鏡組的徑向外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離子輸運裝置，其特征在于，在所述連接套筒內(nèi)壁上與所述收集透鏡組對應(yīng)的位置設(shè)置有透鏡固定裝置；優(yōu)選的，所述透鏡固定裝置與所述連接套筒一體形成或者分體形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子輸運裝置，其特征在于，所述透鏡固定裝置從所述連接套筒的內(nèi)壁沿徑向向連接套筒的內(nèi)部延伸，其徑向最內(nèi)端卡接在所述收集透鏡組的外壁上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的離子輸運裝置，其特征在于，所述透鏡固定裝置為板、桿、圓環(huán)或框架結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的離子輸運裝置，其特征在于，在所述連接套筒筒壁上靠近內(nèi)壁的位置設(shè)置T形槽，在所述透鏡固定裝置與所述連接套筒連接的位置設(shè)置與所述T形槽對應(yīng)的T形突起。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子輸運裝置，其特征在于，在所述輔助收集透鏡組的徑向內(nèi)側(cè)設(shè)置有下游真空管。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子輸運裝置，其特征在于，所述收集狹縫板與所述上游真空管分體形成，所述收集狹縫板設(shè)置在所述上游真空管靠近激光靶的一端；或者， 所述收集狹縫板與所述上游真空管一體形成，所述收集狹縫板位于所述上游真空管的靠近激光靶的一端。
【文檔編號】H05H15/00GK103826380SQ201410093898
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】尚勇, 朱昆, 顏學(xué)慶 申請人:北京大學(xué)