[发明专利]宽带离子束分析器

说明书

技术领域

本发明属于离子质量分析技术领域，特别涉及一种用于从宽带离子束中分离出所需的离子的宽带离子束分析器。

背景技术

宽带离子束分析器是离子注入机中的核心部件，是在磁场或电场的作用下使离子按质荷比分离的部件。

现有技术的宽带离子束分析器具有上磁极和下磁极，上磁极和下磁极分别连接上励磁线圈和下励磁线圈，上励磁线圈和下励磁线圈均与电源连接，通电时两个磁极之间的空间中产生磁场，不同质荷比的离子在磁场中的偏转半径不同。因此，配合设于两个磁极之间的空间中的分析光栏，能够使宽带离子束中所需的离子和其他离子分离，所需的离子能够从分析光栏上的分析缝中通过，其他离子则被分析光栏遮挡。上磁极和下磁极均具有入射端边界和出射端边界，宽带离子束从入射端边界一侧的磁场入射面射入，从出射端边界一侧的磁场出射面射出，在磁场中偏转180°，且在磁场中部聚焦形成焦斑。现有技术的宽带离子束分析器中，上磁极和下磁极的入射端边界和出射端边界是平面或曲面，宽带离子束从磁场入射面射入后，其中所需的离子均无法达到理想聚焦状态，其焦斑尺寸均不为0，因为要求分析光栏上的分析缝宽度至少大于焦斑尺寸，所以较大的分析缝尺寸容易使得所需的离子之外的其他离子通过分析缝，无法实现所需的离子与其他离子的完全分离。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种宽带离子束分析器，以解决现有技术的宽带离子束分析器无法达到理想聚焦状态，其焦斑尺寸均不为0，较大的分析缝尺寸容易使得所需的离子之外的其他离子通过分析缝，无法实现所需的离子与其他离子的完全分离的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种宽带离子束分析器，用于从宽带离子束中分离出所需的离子，包括上磁极、下磁极、上励磁线圈、下励磁线圈、分析光栏和磁轭，其中：

所述上励磁线圈和下励磁线圈分别围绕所述上磁极和下磁极，所述上励磁线圈和下励磁线圈均与电源连接以在所述上磁极和下磁极之间的空间中产生均匀磁场，所述宽带离子束从所述均匀磁场的入射面射入，所述所需的离子在所述均匀磁场中偏转180°后从所述均匀磁场的出射面射出；

对应于所述均匀磁场的入射面，所述上磁极和下磁极均具有弧形的入射端边界；对应于所述均匀磁场的出射面，所述上磁极和下磁极均具有弧形的出射端边界；所述入射端边界和出射端边界的弧面半径都等于所述所需的离子在所述均匀磁场中的偏转半径；所述上磁极和下磁极的入射端边界中心与出射端边界中心之间的距离都等于所述偏转半径的两倍；

所述分析光栏用于选择性地使所述所需的离子通过，其设于所述上磁极和下磁极之间的空间中，所述分析光栏上带有分析缝，所述分析缝位于所述所需的离子在所述均匀磁场中聚焦处；

所述磁轭围绕所述上磁极和下磁极设置。

为了实现上述目的，本发明还提供了另一种宽带离子束分析器，用于从宽带离子束中分离出所需的离子，包括上磁极、下磁极、上励磁线圈、下励磁线圈、分析光栏和磁轭，其中：

所述上励磁线圈和下励磁线圈分别围绕所述上磁极和下磁极，所述上励磁线圈和下励磁线圈均与电源连接以在所述上磁极和下磁极之间的空间中产生分区均匀磁场，所述宽带离子束从所述分区均匀磁场的入射面射入，所述所需的离子在所述分区均匀磁场中偏转180°后从所述分区均匀磁场的出射面射出；所述分区均匀磁场包括均匀的入射磁场、中间磁场和出射磁场，所述入射磁场与出射磁场的强度相同，且所述入射磁场和出射磁场的强度大于所述中间磁场的强度；

对应于所述分区均匀磁场的入射面，所述上磁极和下磁极均具有弧形的入射端边界；对应于所述分区均匀磁场的出射面，所述上磁极和下磁极均具有弧形的出射端边界；

所述分析光栏用于选择性地使所述所需的离子通过，其设于所述上磁极和下磁极之间的空间中，所述分析光栏上带有分析缝，所述分析缝位于所述所需的离子在所述分区均匀磁场中聚焦处；

所述磁轭围绕所述上磁极和下磁极设置。

作为优选，所述入射磁场与中间磁场的分界面以及所述中间磁场与出射磁场的分界面均为平面。

作为优选，所述入射磁场与中间磁场的分界面以及所述中间磁场与出射磁场的分界面均为弧面。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：