[发明专利]一种高能离子注入机用冷阴极潘宁离子源装置

权利要求书

1.一种高能离子注入机用冷阴极潘宁离子源装置，其特征在于，包括：离子源，引出电极，永磁体和腔体，所述离子源包括防护罩，支撑铜柱，阴极，对阴极，绝缘陶瓷支撑，高压线，阳极罩，阳极座，套管，水管，水管密封组件，气管密封组件，气管；离子源装置顶部设有一个防碰撞的防护罩，固定在阳极罩上；阳极罩接地，且通过螺栓固定在阳极座上，所述阳极罩内部设计有气管和束流引出口；阳极座通过螺栓固定于套管上，且所述阳极座内设计有水管；阴极和对阴极位于阳极罩内部，二者均为T型结构，侧面设计有高压接口，利用高压线通相同的电压；阴极和对阴极两端均设计有绝缘陶瓷支撑，实现与阳极罩之间的绝缘，然后所述绝缘陶瓷支撑利用支撑铜柱固定；通过水管将水引入阳极座内，并利用水管密封组件实现阳极座和套管之间的密封；通过气管将氢气引入阳极座和阳极罩内，并利用气管密封组件实现阳极座和套管之间的密封；引出电极的位置与束流引出口相对，腔体外围设置永磁体提供轴向磁场，腔体提供真空环境，离子源产生的离子在引出电极的作用下被拉出，在永磁体产生的磁场作用下对中和聚焦。

2.根据权利要求1所述的一种高能离子注入机用冷阴极潘宁离子源装置，其特征在于，所述阳极座内设计水管且具有可清洗功能，阳极座和阳极罩材料均为无氧铜，通过导热间接降低离子源阳极罩的温度。

3.根据权利要求1所述的一种高能离子注入机用冷阴极潘宁离子源装置，其特征在于，所述阳极罩与阴极和对阴极之间均设有绝缘陶瓷材料，用于避免阴极与阳极间发生短路。

4.根据权利要求1所述的一种高能离子注入机用冷阴极潘宁离子源装置，其特征在于，所述阳极罩采用中部变径圆孔设计，减小阳极罩与阴极和对阴极之间的距离，提高阳极与阴极间的电场强度。

5.根据权利要求4所述的一种高能离子注入机用冷阴极潘宁离子源装置，其特征在于，通过束流动力学仿真优化束流引出口的结构，即改变束流引出口切角α和束流引出口深度H的数值，提高离子的引出效率，降低打火风险。

6.根据权利要求1所述的一种高能离子注入机用冷阴极潘宁离子源装置，其特征在于，所述离子源装置的气路采用分段式设计且气管设置在靠近阴极一侧，提高气体利用率，增加等离子体的生成速度。

7.根据权利要求1所述的一种高能离子注入机用冷阴极潘宁离子源装置，其特征在于，所述离子源装置的水管、高压线、气管均采用可拆卸的结构设计，方便离子源零部件的清洗和更换。

8.根据权利要求1所述的一种高能离子注入机用冷阴极潘宁离子源装置，其特征在于，所述阴极和对阴极结构采用T字型设计，以增加发射电子的面积和电离碰撞次数。

9.根据权利要求1所述的一种高能离子注入机用冷阴极潘宁离子源装置，其特征在于，所述离子源装置的高压线通以1.5KV电压。