[发明专利]一种离子束的传输系统

说明书

本发明提供的一种离子束的传输系统，所述传输系统包括：离子源、第一真空腔室及第二真空腔室通过真空管道依次连接；第一组合螺线管设置在离子源与第一真空腔室之间；四象限限束探针设置在第一真空腔室上；双向校正磁铁设置在第一真空腔室与第二真空腔室之间；第二组合螺线管设置在双向校正磁铁与第二真空腔室之间；第一组合螺线管及第二组合螺线管用于对离子束流聚焦和控制离子束流的方向；四象限限束探针用于控制所述离子束流的流强、尺寸及形状。该传输系统对1mA～1A量级强流离子束的传输能力强，并可以改善离子束流品质，进而使强流离子束流能顺利进入后端加速系统进行加速。

技术领域

本发明涉及核能技术领域，更具体地说，尤其涉及一种离子束的传输系统。

背景技术

随着科学技术的不断发展，通过将一定能量的硼、磷或其它元素的离子注入至半导体材料中，形成掺杂，并通过离子束的能量和流强分别控制掺杂的深度和浓度，代替了原有的扩散工艺，成为了半导体大规模集成电路生产的重要环节。

离子注入在金属材料的改性方面有重要应用，通过在金属材料中注入特定浓度的某些元素，可以提高金属的硬度、抗腐蚀性能和抗疲劳强度，降低金属的磨损率。并且，利用一定能量的离子与物质相互作用，发生弹性散射，非弹性散射和核反应，通过探测产生的反冲粒子，可以确定有关该物质的组分、结构和状态等信息。其中，较低能量的离子束广泛应用于工业加工，如离子减薄、离子抛光、离子束刻蚀及离子束溅射沉积薄膜等，需要说明的是，加速器是产生离子束的必备设备。

离子束低能传输系统用于产生强流离子束并改善离子束流品质，以便顺利传输至后端加速系统或靶系统，同时满足后端加速系统或靶系统对离子束流品质的要求。该离子束低能传输系统主要用于离子加速器的低能传输段，也可用于工业离子镀膜和金属材料改性的离子注入机，还可以用于离子加速器医学治疗的离子束注入系统。

例如，离子束低能传输系统用于加速器型氘氚聚变中子源的低能传输段，该氘氚聚变中子源通过离子束低能传输系统产生强流氘离子束并将该强流氘离子束传输至后端高压静电加速管进行加速，然后轰击氚靶发生氘氚聚变反应，产生能量为14.1MeV的聚变中子。产生的中子可以真实模拟未来聚变堆内的中子环境，经过慢化的中子也可以用于模拟裂变核反应堆和未来其他先进反应堆堆内的中子环境，同时也可以在核医学与放射治疗、核测井与探矿、同位素生产和中子照相等国民经济和人们生活直接相关的领域实现研究应用。

但是，在现有技术中，已有的离子束低能传输系统通常只包括螺线管透镜和真空腔室，该螺线管透镜只具备对离子束流聚焦的能力，对离子束流品质改善手段较少，且对1mA～1A量级强流离子束的传输能力较差，进而无法使强流离子束流顺利的进入后端加速系统进行加速。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种离子束的传输系统，对1mA～1A量级强流离子束的传输能力强，并可以改善离子束流品质，进而使强流离子束流能顺利进入后端加速系统进行加速。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种离子束的传输系统，所述传输系统包括：离子源、第一组合螺线管、第一真空腔室、四象限限束探针、双向校正磁铁、第二组合螺线管及第二真空腔室；

其中，所述离子源、所述第一真空腔室及所述第二真空腔室通过真空管道依次连接；所述第一组合螺线管设置在所述离子源与所述第一真空腔室之间；所述四象限限束探针设置在所述第一真空腔室上；所述双向校正磁铁设置在所述第一真空腔室与所述第二真空腔室之间；所述第二组合螺线管设置在所述双向校正磁铁与所述第二真空腔室之间；

所述第一组合螺线管及所述第二组合螺线管用于对离子束流聚焦和控制离子束流的方向；所述四象限限束探针用于控制所述离子束流的流强、尺寸及形状。

优选的，在上述传输系统中，所述第一组合螺线管设置在所述离子源与所述第一真空腔室之间包括：