CN105977116A - 一种长杆状可伸缩旋转型离子源 - Google Patents

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谢亚红
顾玉明
胡纯栋
谢远来
宋云涛
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/04—Ion guns

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Abstract

本发明公开了一种长杆状可伸缩旋转型离子源，包括有离子源外部长杆、离子源头部外壳和位于离子源外部长杆、离子源头部外壳之间头部连接座，以及位于离子源头部外壳内部的离子源灯丝、进气管，离子源外部长杆上套设有压块座，压块座通过压紧螺栓向上固定在连接法兰上，压块座与连接法兰之间设有氟橡胶密封圈；离子源灯丝的两极安装在两个灯丝支撑座上，灯丝支撑座上内钎焊有灯丝冷却水管，离子源头部外壳固定在头部连接座上，头部连接座内设有头部外壳冷却水管。本发明装置可以满足需要离子源自由伸缩长度、可旋转、方便拆卸且具有自冷却功能的要求，且结构简单安装方便。

Description

一种长杆状可伸缩旋转型离子源
技术领域
本发明主要涉及离子源领域，尤其涉及一种长杆状可伸缩旋转型离子源。
背景技术
离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。它是各种类型的离子加速器、质谱仪、电磁同位素分离器、离子注入机、离子束刻蚀装置、离子推进器以及受控聚变装置中的中性束注入器等设备的不可缺少的部件。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种长杆状探针型可伸缩型离子源，离子源的头部可以在装置内通过长杆的伸缩来变换位置且头部可以任意角度旋转，从而满足一些特殊装置（如粒子加速器）内部不同位置产生等离子体的性能要求。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种长杆状可伸缩旋转型离子源，包括有离子源外部长杆、离子源头部外壳和位于离子源外部长杆、离子源头部外壳之间头部连接座，以及位于离子源头部外壳内部的离子源灯丝、进气管，其特征在于：所述离子源外部长杆上套设有压块座，压块座通过压紧螺栓向上固定在连接法兰上，压块座与连接法兰之间设有氟橡胶密封圈；所述离子源灯丝的两极安装在两个灯丝支撑座上，两个灯丝支撑座之间采用陶瓷杆隔离电位，所述灯丝支撑座上内钎焊有灯丝冷却水管，冷却水从中空的水管内流入再通过灯丝冷却水管流出形成冷却水循环；所述离子源头部外壳固定在头部连接座上，头部连接座内设有头部外壳冷却水管。
所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述灯丝冷却水管还起到给离子源灯丝供电的作用。
所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述灯丝冷却水管是由一根外径8mm、内径7mm、长度1000mm的铜管和另外一根外径4mm、内径3mm、长度1100mm 的铜管套装在一起构成，其中外径8mm、内径7mm、长度1000mm的水管不仅通入冷却水还可以作为导线给离子源灯丝供电。
所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述离子源灯丝是由一块1mm厚的退火钽板制成，离子源灯丝上部用金属钨制成对阴极，构成钽阴极和钨阴极。
所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述钨阴极安装在离子源头部外壳的顶部，钨阴极固定在两个陶瓷卡环之间并通过卡簧固定在离子源头部外壳内。
所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述进气管通入氢气或者氘气在电子作用下击穿气体产生等离子体。
所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述离子源头部外壳的侧壁上上设有狭缝，供产生的等离子体引出。
本发明的原理是：
离子源的头部灯丝采用高熔点的退火钽板制成，灯丝上部用金属钨制成对阴极。起弧时在钽阴极和阳极之间加高电压，利用场致发射提供初始电子，在约100V的弧电压下加速获得能量。利用轰击通入的氢气或者氘气产生等离子体。离子源头部下方支撑长杆采用304L不锈钢抛光管制成外部打磨成密封面，通过压紧压块挤压“O”型圈实现支撑管伸缩时地动密封。支撑长杆不仅起到支撑的作用，内部还安装有冷却水管和进气装置，杆子的长度可根据需要来确定长短。整个离子源装置可以实现自由伸缩和旋转满足使用装置内部不同位置需要粒子的要求。
本发明的有益效果是：
本发明离子源可自由伸缩长度及旋转，采用氟橡胶密封圈和压块结构可以方便拆卸更换；通过长杆内的铜管不仅可以给灯丝供水冷却还可以满足给灯丝供电的需求，整个离子源结构紧凑内部部件功能多样有效的实现了离子源可伸缩及旋转使用的要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是长杆状可伸缩旋转型离子源结构剖视图。
图2是图1的I处放大图。
图3是图1的II处放大图。
图4是长杆状可伸缩旋转型离子源的头部外壳冷却水管和进气管的示意图。
具体实施方式
如图1-4所示，一种长杆状可伸缩旋转型离子源，包括有离子源外部长杆3、离子源头部外壳5和位于离子源外部长杆3、离子源头部外壳5之间头部连接座4，以及位于离子源头部外壳5内部的离子源灯丝6、进气管19，离子源外部长杆3上套设有压块座16，压块座16通过压紧螺栓17向上固定在连接法兰2上，压块座16与连接法兰2之间设有氟橡胶密封圈1，实现离子源外部长杆3伸缩及旋转时的动密封；离子源灯丝6的两极安装在两个灯丝支撑座13上，两个灯丝支撑座13之间采用陶瓷杆12隔离电位，灯丝支撑座13上内钎焊有灯丝冷却水管14，冷却水从中空的水管15内流入再通过灯丝冷却水管14流出形成冷却水循环，灯丝冷却水管14还起到给离子源灯丝6供电的作用；离子源头部外壳5固定在头部连接座4上，头部连接座4内设有头部外壳冷却水管18，整个离子源头部外壳5工作时温度也较高，冷却装置是通过安装在头部连接座4内的冷却水管18通入冷却水来实现对离子源头部外壳5冷却降温的。
灯丝冷却水管是由一根外径8mm、内径7mm、长度1000mm的铜管和另外一根外径4mm、内径3mm、长度1100mm 的铜管套装在一起构成，其中外径8mm、内径7mm、长度1000mm的水管不仅通入冷却水还可以作为导线给离子源灯丝供电。
离子源灯丝是由一块1mm厚的退火钽板制成，离子源灯丝上部用金属钨制成对阴极，构成钽阴极和钨阴极，钨阴极10安装在离子源头部外壳5的顶部，钨阴极10固定在两个陶瓷卡环7、8之间并通过卡簧9固定在离子源头部外壳5内，离子源工作时给离子源灯丝6和离子源头部外壳5加约3kV的高压，利用场致发射提供初始电子，钽阴极和钨阴极10和离子源头部外壳5之间加载约100V弧电压。
进气管19通入氢气或者氘气在电子作用下击穿气体产生等离子体，离子源头部外壳5的侧壁上上设有狭缝11，供产生的等离子体引出。

Claims (7)

1.一种长杆状可伸缩旋转型离子源，包括有离子源外部长杆、离子源头部外壳和位于离子源外部长杆、离子源头部外壳之间头部连接座，以及位于离子源头部外壳内部的离子源灯丝、进气管，其特征在于：所述离子源外部长杆上套设有压块座，压块座通过压紧螺栓向上固定在连接法兰上，压块座与连接法兰之间设有氟橡胶密封圈；所述离子源灯丝的两极安装在两个灯丝支撑座上，两个灯丝支撑座之间采用陶瓷杆隔离电位，所述灯丝支撑座上内钎焊有灯丝冷却水管，冷却水从中空的水管内流入再通过灯丝冷却水管流出形成冷却水循环；所述离子源头部外壳固定在头部连接座上，头部连接座内设有头部外壳冷却水管。
2.根据权利要求1所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述灯丝冷却水管还起到给离子源灯丝供电的作用。
3.根据权利要求2所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述灯丝冷却水管是由一根外径8mm、内径7mm、长度1000mm的铜管和另外一根外径4mm、内径3mm、长度1100mm 的铜管套装在一起构成，其中外径8mm、内径7mm、长度1000mm的水管不仅通入冷却水还可以作为导线给离子源灯丝供电。
4.根据权利要求1所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述离子源灯丝是由一块1mm厚的退火钽板制成，离子源灯丝上部用金属钨制成对阴极，构成钽阴极和钨阴极。
5.根据权利要求4所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述钨阴极安装在离子源头部外壳的顶部，钨阴极固定在两个陶瓷卡环之间并通过卡簧固定在离子源头部外壳内。
6.根据权利要求1所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述进气管通入氢气或者氘气在电子作用下击穿气体产生等离子体。
7.根据权利要求6所述的一种长杆状可伸缩旋转型离子源，其特征在于：所述离子源头部外壳的侧壁上上设有狭缝，供产生的等离子体引出。
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