[发明专利]一种离子输运装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子输运装置，尤其涉及一种激光加速器中离子的输运装置。

背景技术

世界上许多研究所正在进行激光加速器应用方面的研究，但是，研究仍然处于探索阶段。这是因为激光加速器产生的离子束具有：短脉冲、高流强、大能散等特点，对于离子束的应用造成了很大的困扰。激光加速器产生的离子束脉宽仅为几十皮秒，而且每个脉冲包含10⁸-10¹¹个离子，所以脉冲流强能够达到安培量级。而且离子束的初始束斑与激光焦斑尺寸相等，仅为几个微米，导致空间电荷效应非常强烈，离子束在传输时的包络很大，传输效率低下。尽管刚产生的离子束内会有大量的伴随电子来中和空间电荷效应，但是，在输运的过程中，这些伴随电子将会被传输元件的磁场偏转出离子束。同时，离子束的能散很大，而且包含多种离子，因此，在传输过程中的像差现象很严重。所以，最初的收集段是非常困难和关键的部分。人们尝试了多种传输元件来输运离子，包括永磁四极磁铁透镜、线圈磁铁、激光触发的微透镜等等。现有传输元件对离子的输运不能达到应用的要求。为了达到应用的要求，对离子的输运过程进行改进的需求日益变得紧迫。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种离子输运装置，以解决现有技术中的离子输运不能达到应用要求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种离子输运装置，其特征在于，包括连接套筒、收集狭缝板、收集透镜组、矫正磁铁、分子泵和辅助收集透镜组，所述收集狭缝板上设置有收集狭缝，所述收集透镜组、矫正磁铁、分子泵和辅助收集透镜组按照离子束传输的方向依次设置在所述收集狭缝板的后侧，所述连接套筒套装在所述收集狭缝板和收集透镜组上。

优选地，所述连接套筒为前端设有通孔、后端开口的带底筒状结构，在所述连接套筒前端面中心位置设有所述通孔。

优选地，还包括上游真空管，所述收集透镜组套装在所述上游真空管的径向外侧。

优选地，所述上游真空管与所述连接套筒一体形成；或者，

所述上游真空管与所述连接套筒分体形成，所述上游真空管的前端设置在所述通孔中。

优选地，在所述连接套筒上位于所述连接套筒轴向前端和后端之间的位置设置激光靶室连接部。

优选地，所述连接套筒的筒身部分套装在所述收集透镜组的径向外侧。

优选地，在所述连接套筒内壁上与所述收集透镜组对应的位置设置有透镜固定装置；优选的，所述透镜固定装置与所述连接套筒一体形成或者分体形成。

优选地，所述透镜固定装置从所述连接套筒的内壁沿径向向连接套筒的内部延伸，其径向最内端卡接在所述收集透镜组的外壁上。

优选地，所述透镜固定装置为板、杆、圆环或框架结构。

优选地，在所述连接套筒筒壁上靠近内壁的位置设置T形槽，在所述透镜固定装置与所述连接套筒连接的位置设置与所述T形槽对应的T形突起。

优选地，在所述辅助收集透镜组的径向内侧设置有下游真空管。

优选地，所述收集狭缝板与所述上游真空管分体形成，所述收集狭缝板设置在所述上游真空管靠近激光靶的一端；或者，

所述收集狭缝板与所述上游真空管一体形成，所述收集狭缝板位于所述上游真空管的靠近激光靶的一端。

本发明提供的离子输运装置，用于对激光加速器中离子的收集和输运，由于设置有连接套筒，可以将所述离子输运装置的一部分插入激光靶室内部，能够进一步缩小离子输运装置和激光靶之间的距离，使得整个离子输运装置对离子束的控制更加灵活和高效，在将离子束输运至应用平台的同时，能够满足不同的应用需求。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本发明的离子输运装置整体结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为本发明透镜固定装置实施例之一的结构示意图；

图4为图1的K部放大图；

图5为本发明收集狭缝板的板厚、放置位置和收集狭缝孔径的关系示意图；

图6为本发明的一个实施例的离子束传输模拟图；

图7为本发明的另一个实施例的离子束传输模拟图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。