[发明专利]用于离子束加速的射频谐振器

说明书

本发明涉及一种射频馈通装置具有空心的电绝缘锥体，该锥体在第一端和第二端处包括具有第一直径和第二直径的第一开口和第二开口。第一直径大于第二直径，从而限定锥体到拐点的锥形侧壁。杆体耦接到锥体的第二端并穿过第一开口和第二开口。凸缘耦接到锥体的第一端并包括具有第三直径的凸缘开口。第三直径小于第一直径。杆体穿过凸缘开口而不接触凸缘。凸缘将锥体耦接到腔壁通孔。可以使锥体的接触部分金属化。锥体和凸缘使杆体穿过通孔，同时使杆体与腔壁电绝缘。

优先权文件

本申请要求申请日为2017年9月15日、名称为“RF RESONATOR FOR ION BEAMACCLELERATION”、申请号为US62/559,103的美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及离子注入系统，更具体涉及一种改进的射频高压发生器或射频谐振设备和射频馈通装置，其中，增长射频谐振设备和相关部件的使用寿命，并大体上防止射频谐振器和离子注入系统的高真空环境漏气。

背景技术

自从发明了线性射频加速器和回旋加速器以来，一直使用循环电场来进行离子束加速。为了避免产生兆伏直流电压时的难题，将离子加速到几千电子伏的能量，已经开发出各阶段以约100KeV的较低能量增益反复加速离子束的射频加速器。但射频加速器仍需产生约100KV峰值电压的射频电压，这可以通过使用高Q谐振电路将射频功率(通常在50欧姆的低阻抗下)转换为高射频电压来实现。

在低射频下(例如约低于30MHz)，谐振电路通常是包括线圈和电容器(例如经由分布式电容)的集总电路，而非高频下使用的空腔谐振器。对于离子注入中使用的射频加速器应用，大多数感兴趣的离子种类是所谓的重离子(例如硼、磷和砷)，由于它们的质量较大，速度趋于缓慢。关于射频引起的循环加速度，慢速转化为使用由集总谐振电路(例如谐振器)生成的低频RF电压(例如低于30MHz)。

发明内容

本发明克服现有技术的局限性，提出一种改进的用于射频(RF)谐振器的真空馈通的系统、设备和方法，它们能够与诸如离子注入系统等真空系统相关联，从而提高性能并延长真空系统的使用寿命。有鉴于此，下面提出本发明的发明内容，以提供对本发明某些方面的基本了解。本发明内容并非本发明的广泛概述。既非旨在认定本发明的主要或关键元素，也非阐明本发明的范围。其目的在于，以简化形式呈现本发明的某些构思，作为下文具体实施方式的引言。

根据一个示例性方面，提供一种用于离子注入系统的射频馈通装置。所述射频馈通装置例如包括具有第一锥端和第二锥端的电绝缘锥体。电绝缘锥体大致为空心并在第一锥端具有第一开口且在第二锥端具有第二开口。第一开口具有与其相关的第一直径，第二开口具有与其相关的第二直径，在某一实例中，第一直径大于第二直径。在某一实例中，电绝缘锥体的锥形侧壁大致限定于第一直径与第二直径之间。

杆体进一步操作性耦接到电绝缘锥体的第二锥端，其中，该杆体穿过电绝缘锥体的第一开口和第二开口。凸缘例如操作性耦接到电绝缘锥体的第一锥端。该凸缘具有限定于其中的凸缘开口，其中，该凸缘开口具有与其相关的第三直径。在某一实例中，第三直径小于第一直径。

杆体例如穿过凸缘开口而不接触凸缘，且其中，凸缘配置成使电绝缘锥体操作性耦接到腔壁中限定的通孔。电绝缘锥体和凸缘例如配置成使杆体穿过腔壁中的通孔，同时使杆体与腔壁电绝缘。

根据某一实例，电绝缘锥体包括圆柱形区域，该圆柱形区域从电绝缘锥体的第一端向该锥体的第二端延伸预定距离到拐点。圆柱形区域例如具有固定的直径，其中电绝缘锥体的内径从拐点向电绝缘锥体的第二端渐成锥形，其中限定电绝缘锥体的锥形侧壁。