[发明专利]产生高能粒子脉冲流的方法以及根据该方法操作的粒子源

权利要求书

1.一种用于产生高能粒子脉冲流的方法，包括如下步骤：

-在真空腔室(110)中的第一电极(111)处激发等离子体，并 且使得所述等离子体能够朝着所述真空腔室中的第二电极(112)发展，

-在过渡期结束之前，在所述第一电极和所述第二电极之间施加 短的高电压脉冲，以便使所述等离子体中的离子和电子朝着所述第二 电极加速，从而产生高能带电粒子流，同时克服了常规的空间二极管 的空间电荷电流限制，其中所述过渡期对应于通过对所述第一电极供 电而实现的等离子体的激发和所述等离子体在所述真空腔室内扩散并 且到达第二电极的时刻之间的时间段，在所述过渡期，在所述第一电 极和所述第二电极之间的空间中，在所述第一电极的附近具有高的离 子和电子浓度，且在所述第二电极附近具有低得多的离子和电子浓度， 并且在所述过渡期，所述离子和电子与所述第二电极有一定距离，以 及

-在所述第二电极(112)处产生所述高能粒子脉冲流；

其中在过渡期结束之前施加所述短的高电压脉冲的时间至少由所 述短的高电压脉冲的电压水平、所述第一电极和所述第二电极(111， 112)的几何特性及所述第一电极和所述第二电极的相互距离，以及所 述真空腔室的压力确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其中通过朝着所述第二电极加速 的所述离子和电子产生的射束/靶的核反应或电磁反应来产生所述高能 粒子脉冲流。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二电极是半透明栅格 结构，并且所述高能粒子脉冲流由穿过所述第二电极(112)的等离子 体离子或电子本身构成。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一电极(111)包括 一对形成了等离子体放电离子源的电极部件。

5.一种高能粒子源，包括：

-真空腔室(110)，其包括第一电极(111)和第二电极(112)， 所述第一电极形成了能够使等离子体产生并在所述腔室中朝着所述第 二电极发展的等离子体离子源，

-离子源驱动器(131)，其连接到所述第一电极，用于为所述等 离子体离子源加载能量，

-高电压发生器(132)，其连接在所述第一和第二电极之间，以 及

-控制和监控单元(140)，用于响应于所述离子源驱动器对所述 等离子体离子源的激活，在所述等离子体所处于的过渡期结束之前， 在所述第一和第二电极之间施加短的高电压脉冲，以便使所述等离子 体中的离子和电子朝着所述第二电极加速，并且产生高能粒子脉冲流， 同时克服了常规的空间二极管的空间电荷电流限制，其中所述过渡期 对应于通过对所述第一电极供电而实现的等离子体的激发和所述等离 子体在所述真空腔室内扩散并且到达第二电极的时刻之间的时间段， 在所述过渡期，在所述第一电极和所述第二电极之间的空间中，在所 述第一电极附件具有高的离子和电子浓度，且在所述第二电极附近具 有低得多的离子和电子浓度，并且在所述过渡期，所述离子和电子与 所述第二电极有一定距离；

其中所述控制和监控单元(140)能够在开始产生等离子体的预定 时间延迟之后发射所述高电压脉冲；

其中所述预定时间延迟至少由所述短的高电压脉冲的电压水平、 所述第一电极和所述第二电极的几何特性及所述第一电极和所述第二 电极的相互距离，以及所述真空腔室的压力确定。

6.根据权利要求5所述的高能粒子源，其中通过朝着所述第二电 极加速的所述离子和电子产生的射束/靶的核反应或电磁反应来产生所 述高能粒子脉冲流。

7.根据权利要求5所述的高能粒子源，其中所述第二电极(112) 是半透明栅格结构，并且所述高能粒子脉冲流由穿过所述第二电极 (112)的等离子体离子或电子本身构成。

8.根据权利要求5所述的高能粒子源，其中所述第一电极(111) 包括一对形成了等离子体放电离子源的电极部件。