[实用新型]一种用于回旋加速器的改进型离子源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种离子源，尤其是涉及一种用于回旋加速器的改进型离子源系统。 

背景技术

离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。气体放电、电子束对气体原子(或分子)的碰撞，带电粒子束使工作物质溅射以及表面电离过程都能产生离子，并被引出成束。根据不同的使用条件和用途，目前已研制出多种类型的离子源。 

Cyclone 30回旋加速器离子源是多磁极会切场离子源，有较大流强2mA和较小发射度6mm.mrad。 

在外部MULTICUSP源的氢分子与加热灯丝产生的带一定能量热电子相碰撞产生热激发，就形成了负离子，并且被引向带正偏压的离子源腔体(阳极) 

借助于环绕离子源腔体的四根一组的10极永久磁铁所形成的磁场来约束等离子体。并且由顶部的两条永久磁铁和底部的一组磁过滤器来封闭磁瓶。 

来自阴极的(灯丝)的被加速热电离电子抛向阳极(离子源腔体)使氢分子H2激发和电离，这些被激发的分子和低能电子一起通过磁过滤器从热等离子体区域向引出区域移动，而高能电子却被磁过滤器退回。这样就在引出区域增加了电离附着，并因此增加了H-离子的浓度。通过引出孔的负离子和电子被带3-4KV偏压的吸极所吸引。这个电极离开离子源的引出孔大约1mm，在吸极里面装了一组很小的永久磁铁用来作为电子阱，电子磁刚度远远小于负离子H-的磁刚度(负离子H-的质量大约等于电子质量的2000倍)电子被偏转到吸极上而负离子H-继续向前加速。 

离子源有以下主要部件组成： 

1、离子源电弧腔(等离子体放电室壁) 

离子腔的电弧腔是一只直径为100mm，高度150mm的圆柱体，环绕圆柱体外 壁装有四根一组的10极的永久磁铁。对着电弧腔的磁极头的极性是交替安排的。这样就产生了一个会聚形的磁场，所形成的磁场梯度是中心为0高斯到弧腔壁3高斯。 

2、顶盖 

弧腔的顶部是离子源灯丝顶盖，上面装有二排永久磁铁 

3、磁过滤器 

在离子源底部的磁过滤器由一排冷却水管和二组安装在两边的永久磁铁6块组成，与腔体，顶盖形成了封闭的磁瓶。 

4、吸极装置 

这套标准单元被安装在一个平台上，这个平台上供电，气，水的连接。离子源借助于称为“派勒克斯环”的玻璃环和地绝缘，并提供真空密封。 

5、吸极补偿装置 

为了补偿由于吸极磁铁所引起的对束流的轻微的偏移，在离子源真空室的束流路径上设置了两块永久磁铁。它所产生的磁场方向和吸极的磁场方向是相反的。补偿磁铁的磁场强度是可调的，只要改变两块磁极之间的距离就可以了。这就有可能进行束流和注入线轴之间的重新对中。 

从离子源获得的离子束的能量一般从几百电子伏到几万电子伏。因为用高引出电压方式获得较高能量的离子束受到击穿的限制，所以必须使离子在电场和磁场中加速，这类装置叫做加速器。使用各种加速器可以使离子获得很高的能量，也可以使离子减速，以获得能量较低的但流强很高的离子束。 

在加速器与离子源之间的管线称为轴向注入线。在离子源中产生的离子束沿轴向注入线被加速进入静电偏转器的入口。 

为了从离子源到偏转板输运最大的束流，除了保证系统的高真空，沿着轴向注入线安装了一些束流诊断装置。 

轴向注入线总长1.65米。包括：X，Y导向磁铁、静电透镜、螺旋管透镜、注入法拉第杯、粒子聚束器、静电偏转器。 

Cyclone 30回旋加速器把注入能量从30千电子伏特加速到30兆电子伏特，流强单边理论可达400uA。 

在实际应用中，经过一段时间使用后，离子源出口的流强与注入加速器的流强比例过低，达不到设计数值，这妨碍了加速器的正常使用，制约了生产的发展。 

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能增加通过的离子强度，性能可靠的用于回旋加速器的改进型离子源系统。 

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现： 

一种用于回旋加速器的改进型离子源系统，其特征在于，该离子源系统由离子源顶盖、灯丝、离子源腔体、磁过滤器、吸极装置及吸极补偿装置构成，所述的离子源顶盖设置在离子源腔体的顶部，顶盖下方设置两排永久磁铁，所述的灯丝设在离子源腔体内，连接在离子源顶盖的下方，所述的磁过滤器设在离子源腔体下方，所述的吸极装置有两个，设在离子源腔体的底部，所述的吸极补偿装置设在离子源腔体的束流路径上。