[发明专利]大强度离子的离子源产生装置及产生方法

说明书

本发明涉及一种离子产生以及离子注入装置，尤其是涉及一种大强度离子的离子源产生装置及产生方法。包括外靶室、内靶室，离子引出管道以及绝缘法兰。目的在于针对现有的狭小空间内绝缘困难而提供一种新的基于绝缘方式的激光离子源装置，包括由板装金属材料制成的外靶室，内靶室通过支撑座硬连接安装在外靶室内，内、外靶室间设有气流连通通路，高压结构经由绝缘法兰安装在外靶室的外壁上，且高压接口中的金属线穿过外靶室的外壁与内靶室相连通。有益效果在于：实现了外靶室和其他周边设备的绝缘，增大了加工和装配的便利，同时保留了整体在外观上小巧结构。

技术领域

本发明涉及一种离子加速设备技术领域，尤其是涉及一种大强度离子的离子源产生装置及产生方法。

背景技术

1969年，苏联科学家发明射频四极场(RFQ)加速器以来，强流离子的注入和强流离子的加速成为可能。但目前常用的电子回旋共振（ECR）离子源能实现强流质子的产生和注入，但还不能实现毫安量级的重离子的产生和注入。

2001年，日本东京工业大学进行了基于激光加速器的等离子直接注入法，世界上首次实现了强流重离子产生和毫安级别的重离子注入。但东京工业大学发明的激光离子源的绝缘是在内外靶室之间绝缘，因为空间限制，高压隔离困难，加工工艺比较复杂，激光离子源整体成本较高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的狭小空间内绝缘困难而提供一种新的基于绝缘方式的激光离子源装置，其通过把更方便绝缘的外靶室整体和其他设备绝缘，来实现更可靠、高安全的等离子注入方式。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种大强度离子的离子源产生装置，包括由板装金属材料制成的外靶室，内靶室通过支撑座硬连接安装在所述外靶室内，所述内、外靶室相连以形成相同的真空度，高压结构经由绝缘法兰安装在外靶室的外壁上，且所述高压接口中的的金属线穿过外靶室的外壁与所述内靶室相连通；所述外靶室的侧面设有离子引出外管道，所述外部管道上安装有与加速器腔体相连接的绝缘法兰，所述外靶室的底面设有绝缘管道，所述绝缘管道的另一端经由转接管道连接真空泵，所述外靶室的顶面先后经由绝缘法兰和绝缘支持机构连接靶移动平台；所述内靶室的侧面设有离子引出内管道，所述离子引出内管道空套在所述离子引出外管道内；所述内靶室内设有调整用准直光学镜片，在内靶室内壁的对应位置上设有透光孔，所述外靶室的对应位置设有由玻璃密封的孔，以使激光由外靶室进入内靶室。

具体实施中，所述离子引出内管道与所述内靶室间为硬连接，引出内管道出口有螺纹套，以使螺纹套以在引出管道方向上微调。

具体实施中，所述高压接口加载60KV的电压。

外靶室和绝缘管道为硬连接，绝缘管道为中空；绝缘管道和外靶室连接处有真空密封；绝缘管道的另一端通过转接管道连接真空泵。离子引出外管道间接和外靶室间安装有绝缘法兰以形成硬连接，其内部形成的空腔为A，所述内靶室与所述离子引出内管道间形成腔室B，所述腔室B套装于所述空腔A内，且腔室B外设有固定于空腔A内的支撑架。

具体实施中，所述靶移动平台与靶之间沿标准3坐标方向分别设有移动副连接。

具体实施中，所述真空泵的抽真空度在10^-4-10^-7Pa之间。

本发明还涉及一种强度离子的离子源产生方法，使用上述的大强度离子的离子源产生装置，包括如下步骤：

（1.）激光束的制导：采用激光束，先后经由外靶室、内靶室、准直光学镜片后，成光于靶上；

（2）激活大强度离子：内靶室连同60KV高压，将步骤（1）中靶面上的光束进行激活产生C6+离子；

（3）真空状态下离子飘逸：外靶室所连接的真空泵抽真空，以在内外靶室内形成真空状态，步骤（2）产生的离子在该真空状态下飘逸，直至经由离子引出内管道后被外接的RFQ加速器捕捉。