[实用新型]一种高能带电粒子束从真空到大气的引出窗口

摘要

本实用新型公开一种高能带电粒子束从真空到大气的引出窗口，其窗口的主体由等离子体纵向引射式气动窗口组成，利用了超音速等离子体的动能压力和等离子体高温双重隔离作用，引出窗口能获得极大的真空梯度，真空隔离效果极佳，此外，通过改变电极与主电源的正负极接线，可实现等离子体对通过其的带不同电性粒子束起向心汇聚作用。本实用新型能够解决高能带电粒子束加工制造装备在大气环境中进行加工制造存在的两大关键技术难题。

主权项

一种高能带电粒子束从真空到大气的引出窗口，包括引出窗口本体，其特征在于：所述引出窗口本体整体为中间开有轴向贯通的通孔的轴对称结构；该引出窗口本体主要由窗口外壳(18)、上电极(4)、下电极(14)、等离子体腔壳(10)、引弧电极(6)、主电源(16)和引弧电源(19)组成；窗口外壳(18)为中空的金属外壳体；窗口外壳(18)的上端面与真空环境相接；窗口外壳(18)的内腔形成密闭的第二真空腔(12)，该第二真空腔(12)上接有第二真空泵(11)；窗口外壳(18)的下端面与大气环境相接，工件(13)放置在窗口外壳(18)的下方；上电极(4)嵌于窗口外壳(18)的上端面上，并直接与窗口外壳(18)电气导通；下电极(14)嵌于窗口外壳(18)的下端面上，并通过绝缘垫层(15)与窗口外壳(18)电气绝缘；上电极(4)和下电极(14)的中心均开设有轴向贯通的通孔，上电极(4)上的通孔与下电极(14)上的通孔位置轴向正对，以供粒子束(1)通过；等离子体腔壳(10)环设在窗口外壳(18)的内腔中，并处于上电极(4)与下电极(14)之间；等离子体腔壳(10)的内侧壁所围空间形成柱状开放的等离子体腔(9)，粒子束(1)从该等离子体腔(9)的中轴线处通过；等离子体腔壳(10)外侧壁与窗口外壳(18)的内侧壁所围空间形成环状密闭的水冷腔(8)，该水冷腔(8)上设有进水口(17)和出水口(7)；上电极(4)呈倒锥台形，上电极(4)和等离子体腔壳(10)之间的窗口外壳(18)上开设有进气口(20)；上电极(4)的下侧表面与等离子体腔壳(10)的上表面之间形成狭窄的导气隙(5)，导气隙(5)的一端接进气口(20)，导气隙(5)的另一端接等离子体腔(9)；2个以上的引弧电极(6)环绕均布在上电极(4)的外侧，并经由导气隙(5)指向上电极(4)；下电极(14)与主电源(16)中与粒子束(1)极性相反的电极相连；所有引弧电极(6)与引弧电源(19)中与粒子束(1)极性相反的电极相连；引弧电源(19)中与粒子束(1)极性相同的电极、主电源(16)中与粒子束(1)极性相同的电极、窗口外壳(18)和工件(13)和大地相连。