CN106507576A - 金属氢化物离子源的离子过滤装置、方法及中子发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属氢化物离子源的离子过滤装置、方法及中子发生器。离子过滤装置，包括相互平行的第一栅网、第二栅网，第一栅网上开设有第一引出孔，第二栅网上开设有第二引出孔；第一引出孔和第二引出孔在H平面上的投影不重合，H平面为任意一个平行于第一栅网的平面。本发明通过设置引出孔相互错开的双层栅网直接进行离子的过滤，利用真空弧等离子体金属离子和D离子在荷质比和动能的差别，有效过滤掉重离子，提高D离子的引出比例，D离子的比例可以得到大幅提升，从39%提升到80%。本发明结构简单、光路设计简便、成本低。

Description

金属氢化物离子源的离子过滤装置、方法及中子发生器

技术领域

本发明涉及金属氢化物离子源的离子过滤技术领域，具体涉及一种金属氢化物离子源的离子过滤装置、方法及中子发生器。

背景技术

真空弧离子源无需通入工作气体就可以产生多种成分、多种电荷态的金属和非金属离子，在加速器，镀膜等领域有广泛应用。采用金属氢化物阴极的真空弧离子源可应用于在静真空环境下需要产生氢离子或者D离子领域，例如石油测井用中子发生器。

中子发生器一般包括真空弧离子源、加速电极和靶片(靶片为氘靶或者氚靶)，其原理是真空弧离子源放电产生氘离子，加速电极形成的加速电场把真空弧离子源产生的氘离子加速到约120eV后引出打到氘靶或者氚靶上发生核反应产生中子。为了提高离子束流均匀性，一般还在离子源与靶片之间设置有栅网，栅网垂直于离子束流的引出方向布置，且栅网上设置有供离子束流通过的引出孔。

中子发生器对离子源有一系列的要求，比如足够的流强和尽可能高的D离子比。而金属氢化物阴极在真空下放电不仅能产生所需的D⁺离子，还会产生大量的金属离子(如Ti^{i +}，Scⁱ⁺)。对于中子发生器而言，只有D离子是有用的，其余离子属于杂质离子。大量的杂质离子如果进入高压加速间隙会产生一系列的不良后果，例如靶负载增加、容易引起高压击穿等，因此如何减小引出的杂质离子(尤其是金属离子)，提高D离子引出比例是广泛关注的问题。

金属离子源在流强上俱有优势，但提高引出D离子比例一般较困难。根据金属氢化物真空弧离子源产生的轻粒子和重金属离子在物理行为上的差别，目前主要有两种方法可以提高金属氢化物真空弧离子源D离子的比例。一种是用磁场过滤，根据D离子和重的金属离子的回旋半径的不同来过滤金属离子；另一种是采用最近的方法，基于真空弧放电D离子和重金属离子的角向空间分布不同来分离离子。这两种方法都是在等离子体膨胀漂移阶段进行离子的分离和过滤。第一种方法需要外界提供磁场，在等离子体扩散漂移区增加额外的部件(螺线管线圈或者磁铁)，并且磁场过滤孔很小导致形成的束流截面较小，这会提高离子束流打靶的面密度。第二种方法要求真空弧放电产生的离子具有空间分布，必须在等离子体扩散的中心位置设置阻挡块(因为金属离子集中在中心位置)，这样不可避免造成引出束流径向分布的巨大变化，增加了束流光学设计的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属氢化物离子源的离子过滤装置，解决现有技术中在不增加光学设计的难度且不增加额外部件的情况下提高引出D离子比例较困难的问题，本发明还提供了相应的金属氢化物离子源的离子过滤方法和一种具有该离子过滤装置的中子发生器。

本发明通过下述技术方案实现：

金属氢化物离子源的离子过滤装置，包括第一栅网和第二栅网，所述第一栅网上开设有第一引出孔；所述第二栅网与第一栅网平行，且第二栅网上开设有第二引出孔；第一引出孔和第二引出孔在H平面上的投影不重合，所述H平面为任意一个平行于第一栅网的平面。在中子发生器中，金属氢化物阴极真空弧离子源产生的金属离子属于重离子，具有较大的动能；而产生的氢(或者同位素氘或氚)离子为轻离子，由于轻离子质量较轻、动能较小；轻离子和重金属离子在电场中物理行为具有差异。本发明的发明人正是发现了金属氢化物阴极放电产生的轻离子和重金属离子具有上述的特征，特别设计了本方案的离子过滤装置，通过设置引出孔相互错开的双层栅网直接进行离子的过滤，利用真空弧等离子体金属离子和D离子在荷质比和动能的差别，D离子可以在引出电场作用下绕过双层栅网的阻挡而被引出，金属粒子无法绕过双层栅网而被栅网吸收损失，能有效过滤掉重离子，提高D离子的引出比例，D离子的比例可以得到大幅提升，从39％提升到80％。本方案有别于在等离子体膨胀漂移阶段过滤离子，无需真空弧放电产生的离子具有空间分布，同时也无需磁场，结构简单、光路设计简便、成本低。

作为本发明的进一步改进，在H平面上，第一引出孔的投影和与其最近的第二引出孔的投影之间的距离为a，a的取值范围为a大于0.1mm。

优选的，a的值为0.2mm。

作为本发明的又一改进，在第一栅网上，所有第一引出孔均匀分布；在第二栅网上，所有第二引出孔也均匀分布。

进一步，所述第二栅网与第一栅网之间的距离为L，L的取值范围为0.5mm-1.5mm。

优选的，所述第二栅网与第一栅网之间的距离为L，L的取值范围为0.6mm-1.2mm。第二栅网与第一栅网的距离处理该范围内时，过滤效果更好。

进一步，第一引出孔和第二引出孔为圆形孔，所述第一引出孔的直径与第二引出孔的直径的比例为7:5。优选的，所述第一引出孔的直径为0.7mm；第二引出孔的直径为0.5mm。

中子发生器，包括真空弧离子源、靶片、束流引出系统，所述束流引出系统将真空弧离子源产生的离子束流引出并加速到靶片上，所述真空弧离子源与靶片之间还设置有离子过滤装置，所述离子过滤装置为上述任一技术方案中的金属氢化物离子源的离子过滤装置，所述离子过滤装置的第一栅网所在平面垂直于离子束流引出方向。

进一步，所述第二栅网位于真空弧离子源与第一栅网之间。

金属氢化物离子源的离子过滤方法，在真空弧离子源与靶片之间设置离子过滤装置对离子进行过滤，所述离子过滤装置为上述任一技术方案中的金属氢化物离子源的离子过滤装置，所述离子过滤装置的第一栅网所在平面垂直于离子束流的引出方向。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过设置引出孔相互错开的双层栅网直接进行离子的过滤，利用真空弧等离子体金属离子和D离子在荷质比和动能的差别，D离子可以在引出电场作用下绕过双层栅网的阻挡而被引出，金属粒子无法绕过双层栅网而被栅网吸收损失，能有效过滤掉重离子，提高D离子的引出比例，通过模拟验证结果显示，D离子的比例可以得到大幅提升，能够从39％提升到80％。本发明有别于在等离子体膨胀漂移阶段过滤离子，本发明无需真空弧放电产生的离子具有空间分布，同时也无需磁场，本发明结构简单、光路设计简便、成本低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的金属氢化物离子源的离子过滤装置的一种实施方式的结构示意图；

图2为第一引出孔和第二引出孔在H平面上的投影示意图；

图3为实施例2中的中子发生器的结构示意图；

图4是图3中C处的放大图；

图5是电子、D离子、Ti⁺离子、Ti²⁺离子在几何模型计算空间的分布图；

图6是引出电极收集到的不同种类离子的离子比例随时间的变化图；

图7是两栅网之间中心线的Ex和Ey电场分布；

图8为第一栅网与第二栅网的间距对离子过滤的影响示意图；

图9是不同引出电压下的离子比例变化示意图。

附图标记及对应的零部件名称：

1-第一栅网，2-真空弧离子源，3-靶片，11-第一引出孔，4-源区，5-等离子体区域，6-束流引出区域，7-第二栅网，71-第二引出孔。

具体实施方式

为了解决现有技术中的提高引出D离子比例的方法中或者需要增加额外部件、或者需要增加离子束流光学设计难度的问题，本发明提出了设置双层栅网来进行离子过滤的技术方案，在不增加离子束流光学设计的难度且不增加额外部件的情况下实现离子过滤。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

【实施例1】

如图1、图4和图3所示，本发明金属氢化物离子源的离子过滤装置包括第一栅网1和第二栅网7，所述第二栅网7与第一栅网1平行，所述第一栅网1上开设有多个第一引出孔11，第二栅网7上开设有多个第二引出孔71；在第一栅网1上，所有第一引出孔11均匀分布；在第二栅网7上，所有第二引出孔71也均匀分布。第一引出孔11和第二引出孔71在H平面上的投影不重合，所述H平面为任意一个平行于第一栅网1的平面，H平面也可以为第一栅网1所在的平面。图2为第一引出孔11和第二引出孔71在H平面上的投影图。

进一步地，如图2所示，在H平面上，第一引出孔11的投影和与其最近的第二引出孔71的投影之间的距离为a，a的取值范围为a大于0.1mm。

进一步地，如图4所示，所述第二栅网7与第一栅网1之间的距离为L，L的取值范围为0.5mm-1.5mm，优选的L的取值范围为0.5mm-1.2mm。

进一步地，本实施例中，第一引出孔11和第二引出孔71均为圆形孔即第一引出孔11和第二引出孔71的截面为圆形；所述第一引出孔11的直径与第二引出孔71的直径的比例为7:5，本实施例中，所述第一引出孔11的直径为0.7mm；第二引出孔71的直径为0.5mm。

在中子发生器中，金属氢化物阴极真空弧离子源在静真空环境下产生的金属离子属于重离子，具有较大的动能；而产生的氢(或者同位素氘或氚)离子为轻离子，由于轻离子质量较轻、动能较小；轻离子和重金属离子在电场中物理行为具有差异。本发明的发明人正是发现了金属氢化物阴极放电产生的轻离子和重金属离子具有上述的特征，特别设计了本实施例中的离子过滤装置，通过设置引出孔相互错开的双层栅网(第一栅网1和第二栅网7)直接进行离子的过滤，利用真空弧等离子体金属离子和D离子在荷质比和动能的差别，D离子可以在引出电场作用下绕过双层栅网的阻挡而被引出，金属粒子无法绕过双层栅网而被栅网吸收损失，能有效过滤掉重离子，提高D离子的引出比例，通过模拟验证结果显示，D离子的比例可以得到大幅提升，从39％提升到80％。本实施例有别于在等离子体膨胀漂移阶段过滤离子，本发明无需真空弧放电产生的离子具有空间分布，同时也无需增加零部件来外加磁场，本发明结构简单、光路设计简便、成本低。

采用本实施例中的离子过滤装置过滤离子、提高D离子的比例时，只需要增加一组栅网即可，因此不用增加额外的部件来提供磁场，也不用增加阻挡块改变等离子体扩散，具有结构简单、光路设计简便和低成本的优点。

本实施例中还提供一种金属氢化物离子源的离子过滤方法，在真空弧离子源2与靶片3之间设置离子过滤装置对离子进行过滤，所述离子过滤装置为本实施例中的金属氢化物离子源的离子过滤装置，应用时，所述离子过滤装置的第一栅网1所在平面垂直于离子束流的引出方向。

在其他实施方式中，实际上：第一栅网1上的第一引出孔11也可以不均匀分布，第二栅网7的第二引出孔71也可以不均匀分布，但需要满足第一引出孔11和第二引出孔71在H平面上的投影不重合。此外，第一引出孔11和第二引出孔71也可以不为圆形孔而采用其他形状的孔，例如但不限于方形孔、菱形孔等，第一引出孔11和第二引出孔71采用其他形状的孔时需满足a的取值范围为a大于0.1mm。

本申请中提到的D离子、D⁺、氘离子均是同一含义。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例中对离子过滤装置进行进一步改进：

在H平面上，第一引出孔11的投影和与其最近的第二引出孔71的投影之间的距离a的值为0.2mm，所述第二栅网7与第一栅网1之间的距离L的取值为0.6mm；所述第一引出孔11的直径为0.7mm；第二引出孔71的直径为0.5mm。

本实施例中，还提供一种中子发生器的结构，如图3所示，中子发生器包括真空弧离子源2、靶片3、束流引出系统，所述束流引出系统将真空弧离子源1产生的离子束流引出并加速到靶片3上，所述真空弧离子源2与靶片3之间还设置有离子过滤装置，所述离子过滤装置为本实施例中的金属氢化物离子源的离子过滤装置，所述离子过滤装置的第一栅网1所在平面垂直于离子束流引出方向，所述第二栅网7位于真空弧离子源2与第一栅网1之间。本实施例中的束流引出系统包括引出电极(图中未示)，引出电极靠近靶片3设置。本实施例中的中子发生器的其他必要结构以及栅网1、真空弧离子源2、靶片3、引出电极与其他结构的连接方式同现有技术，本实施例中不再赘述。

本实施例中的中子发生器，采用引出孔相互错开的双层栅网直接进行离子的过滤，因此不用增加额外的部件来提供磁场，也不用增加阻挡块改变等离子体扩散，具有结构简单、光路设计简便和低成本的优点。

申请人经过长期的试验研究总结出金属氢化物真空弧等离子体的性质，包括离子成分分布和离子能量，以氢化钛为例，申请人发现：金属氢化物真空弧放电产生的离子中，Ti离子有Ti⁺，Ti²⁺和Ti³⁺，其中Ti²⁺占绝大多数，约占总离子数的40％左右；D离子的比例差异较大，范围在22％-40％之间；此外，Ti离子定向运动动能大于30eV,而D离子定向动量小于10eV，远大于离子的热运动动能(约0.3eV)。对于氘离子和钛离子组分的真空弧等离子体，不同离子荷质比变化范围在8-24倍之间，D⁺和Ti²⁺的荷质比约为16。发明人发现结合Ti离子、D离子荷质比和定向动能的差别，可以利用透过栅网的电场来对离子进行过滤。如果只有一层栅网，透过栅网的电场对所有离子都有同等的加速机会，因此不能实现离子的分离。于是发明人采用两个相互重叠的栅网，两个栅网的引出孔相互遮挡，离子因为定向动能很大，不能直线运动穿过栅网，只能通过“s”型轨迹穿过2层栅网。引出电场透过第一栅网1，将在两栅网之间的缝隙产生垂直于离子束流引出方向的电场(Ey)，在该电场作用下，离子将会获得y方向的运动分量。荷质比小并且定向能(或惯性)大的Ti离子不容易被y方向电场改变运动方向，大部分打在第一栅网1上损失掉。而轻的D⁺离子容易被y方向电场改变方向，透过第二栅网后沿着“S”型曲线绕过第一栅网1被引出到下游，从而实现离子的过滤。离开第一栅网1之前，离子在y方向运动距离y1可以用下式进行估算：

上式中，q为离子所带电荷，E_y为两栅网之间的垂直于离子束流引出方向的电场强度，L为两栅网之间的距离，E_k为离子动能，v为离子定性速度，因此分离效率与电荷q、两栅网距离L和离子动能E_k有关。

为了验证上述的离子过滤装置对离子的过滤效果，申请人对本实施例中的离子过滤装置建立了几何模型进行了验证，并给出不同情况下的对比。建立几何模型时，参考了中子发生器中的各部件的布置方式。验证过程中考虑了粒子有电子和四种离子：D⁺、Tiⁱ⁺，i＝1，2，3。

如图3所示，模型是一个在x和y方向的二维模型，x方向平行于离子束流引出方向，y方向取自与第一栅网1平行的方向，y方向垂直于离子束流引出轴线。图3中Ex为两栅网之间的x方向的电场强度。将离子过滤装置的第一栅网1设置在计算模型中央，将离子源2所在的位置设置为计算模型的左壁，将引出电极所在的位置设置为计算模型的右壁，第一栅网1的上下两端所在的水平线分别设置为计算模型的上、下壁。上壁、下壁、左壁和右壁之间的区域设置为几何模型的计算空间。这样，第一栅网1位于计算模型的中间，第二栅网7位于第一栅网1左侧，离子过滤装置把模型分成两个部分，左边是等离子体区域5，右边是束流引出区域6。在等离子体区域5靠近左壁附近设有一个源区4(相当于中子发生器中真空弧离子源1所在的位置)，该区域中产生等离子体。

刚开始时，等离子体区域5的等离子体空间均匀分布，速度除了麦克斯韦分布外还有一个朝x方向的定向速度。模拟验证时以一定速率在源区4产生的等离子体以补充粒子的碰壁损失，源区4的等离子体经过扩散朝第二栅网7的方向运动。计算区域上下两壁是电场和粒子的周期性边界条件，也就是并且当粒子跨过边界时，粒子会被重新在另外一边重新注入。计算区域左壁、第一栅网1、第二栅网7和引出电极设置成粒子吸收边界，也就是粒子一旦进入这些边界即不再计算。

在模型中，将第一栅网1和第二栅网7接地、将左壁接地、右壁上设置一个偏置电压Φ_ext，便会在等离子体区域5产生均匀引出电场。带电粒子在外加引出电场以及自洽产生的电场中运动。

粒子运动在x-y平面，假如整个计算区域分成400*400网格，网格尺寸在x和y方向都是△l，△l＝0.025mm。则第一栅网1放在计算域中心位置，也就是第一栅网1到真空弧离子源2的距离l1与第一栅网1到靶片3的距离l2相等，均为5mm，第一栅网1厚度为0.2mm，第一栅网1孔洞尺寸为28△l，透过率为50％，计算模型中，在y方向上计算模型选取的宽度l3为10mm。第二栅网7放置在第一栅网1左边距离L的位置处，并具有相同的周期长度，孔洞尺寸为20△l，透过率为40％。因此，我们从图3可以看到，第一栅网1和第二栅网7有0.2mm的重叠区域，正是利用这个重叠区域，使得重离子即使在被y方向电场改变运动方向的情况下依然会打在第一栅网1上。实际应用中，两个栅网的距离L对于引出离子比例是一个关键的变量，是可调节的。

本实施例中，等离子体参数的选择具有一般性，等离子体成分比例和定向能量为粒子数比D+：Ti+：Ti²⁺：Ti³⁺＝39：12.9：39.7：8.4，D+、Ti+、Ti²⁺、Ti³⁺的能量依次为8.4ev,52eV，36eV和31.4eV。等离子体电子密度设置为10E16m-3，电子温度为2eV，离子温度全部设置成0.3eV。模拟中，时间步长和网格尺寸满足获得精确和稳定性的条件：Δt≤1/ω_pe和Δl≤3.4λ_D，其中ω_pe和λ_D分别是等离子体频率和德拜长度。此外，模拟中不考虑粒子和中性气体的碰撞。本次模拟中，引出电极上的引出电压设置为-8000V，试验结果如图5-图9所示。

图5给出了当Φ_ext＝-8000V，L＝0.6mm时不同粒子在计算空间的分布。图5中5(a)的图表示电子的空间分布，因为电子带负电，它们透过第二栅网7以后在y向电场的作用下无法朝y方向扩散，因此被限制在两个栅网之间。对于离子，从剩下三幅图可以看出，不同离子在两栅网之间的分布有很大的不同，这直接影响它们被高压引出的概率。5(b)的图显示D离子由于较小的荷质比以及较小的定向动能，在y向电场的作用下，容易往y方向运动，这样就能绕过第一栅网1的阻挡，从两个栅网的缝隙中穿过，然后被加速打到引出电极上。图5(c)和5(d)显示Ti⁺和Ti²⁺离子穿过第二栅网7后会有一些朝y方向运动的趋势，但不足以完全绕过第一栅网1与第二栅网7重叠的部分。Ti²⁺是金属离子中比例最大的离子，在这个栅网结构和计算参数下，有一小部分Ti²⁺粒子没有被第一栅网1完全阻挡，从第一栅网1的边缘逃逸。如果需要进一步阻挡这部分Ti²⁺粒子，需要把栅网重叠部分进一步加大。这样D离子比例会提高，但同时会导致离子引出流强的下降。

图6给出的是引出电极上收集到的随时间变化的离子比例。从图6可以看到，大概1.2us以后，打到引出电极上的离子比例就基本稳定了。0.5us-1.0us是初始等离子体均匀分布向源区4等离子体补充扩散的过渡阶段。刚开始时，D离子比例为1，意味着D离子率先被引出。随着金属离子的引出，D离子比例降低。到稳定阶段时，D离子比例能达到80％，Ti²⁺离子比例约为15％，其他离子比例小于5％。和等离子体源区的离子比例相比(39％)，D离子的比例有了巨大的提升，同时金属离子比例大幅下降。这说明两个重叠栅网对于离子过滤是有效的。

根据前面公式(1)，两栅网之间y方向的电场对于离子行为有重大影响，两栅网之间中心线的Ex和Ey电场分布如图7所示。电场Ex的6个峰对应第一栅网1的孔洞中心位置，Ex为0的区域对应第一栅网1阻挡区域中心位置。Ey峰值出现在第一栅网1和第二栅网2重叠的位置。从图7可以看到，在两栅网中间，Ex和Ey的峰值非常接近，达到40000V/m。不考虑两栅网之间电场均匀性问题，把这个值代入公式(1)得到，对于D离子，y1约等于0.43mm；对于Ti^{2 +}，y1约等于0.1mm。因此只要两栅网重叠部分a>0.1mm，栅网过滤就会起到很好的效果。本实施例中a＝0.2mm，D离子比例从39％提升到80％，与理论预期基本相符。

图8为第一栅网与第二栅网的间距对离子过滤的影响示意图。固定栅网重叠部分a的值(a＝0.2mm)，两栅网的间距L从0.6mm变化到1.6mm时，四种离子比例的变化规律如图8所示。从图8可以看出，随着L增大，D离子比例从80％迅速减小，到L＝1.2mm时，引出离子比例已经非常接近等离子体中离子的比例。与此同时，Ti²⁺离子比例迅速增长，从15％增大到40％，其他两种金属离子也是大幅度的增长。由此可见，双层栅网只有在间距足够小时才能起到过滤离子的作用。

公式(1)显示，如果增大引出电场强度，不同离子都会增加y方向位移量。如果栅网离子过滤方法的效果对引出电场非常敏感，即稍微改变引出电场就会造成离子比例的大幅波动，则这种通过栅网过滤离子方法的应用将会受到很大的限制。图9给出了不同引出电压下的离子比例变化规律，引出电压从-5kV变化到-60kV。在电压变化范围如此之大的情况下，引出D离子并没有大幅度下降，仅仅从80％下降到65％。这说明引出离子的比例对引出电压并不敏感，高电压下栅网依然能起到过滤离子的效果。另一方面，公式(1)还显示，离子y向位移距离与离子定向动能成反比。这意味着如果D离子定向动能越小，则对D分离越有利。本实施例给定的D离子能量为8.4eV。在其他条件相同的情况下，我们的计算结果显示如果离子动能是3.2eV，引出D离子比例将从80％提高到大约90％。

实际应用中，由于H离子与D离子同样为轻离子，质量较轻、动能较小，本申请同样可以用于过滤H离子。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.金属氢化物离子源的离子过滤装置，包括第一栅网（1），所述第一栅网（1）上开设有第一引出孔（11），其特征在于，

还包括第二栅网（7），所述第二栅网（7）与第一栅网（1）平行，且第二栅网（7）上开设有第二引出孔（71）；

第一引出孔（11）和第二引出孔（71）在H平面上的投影不重合，所述H平面为任意一个平行于第一栅网（1）的平面。

2.根据权利要求1所述的金属氢化物离子源的离子过滤装置，其特征在于， 在H平面上，第一引出孔（11）的投影和与其最近的第二引出孔（71）的投影之间的距离为a，a的取值范围为a大于0.1mm。

3.根据权利要求2所述的金属氢化物离子源的离子过滤装置，其特征在于，a的值为0.2mm。

4.根据权利要求1至3任一所述的金属氢化物离子源的离子过滤装置，其特征在于，在第一栅网（1）上，所有第一引出孔（11）均匀分布；在第二栅网（7）上，所有第二引出孔（71）也均匀分布。

5.根据权利要求1至3任一所述的金属氢化物离子源的离子过滤装置，其特征在于，所述第二栅网（7）与第一栅网（1）之间的距离为L，L的取值范围为0.5mm-1.5mm。

6.根据权利要求6所述的金属氢化物离子源的离子过滤装置，其特征在于，所述第二栅网（7）与第一栅网（1）之间的距离为L，L的取值范围为0.6mm-1.2mm。

7.根据权利要求1至3任一所述的金属氢化物离子源的离子过滤装置，其特征在于，所述第一引出孔（11）和第二引出孔（71）为圆形孔，第一引出孔（11）的直径与第二引出孔（71）的直径的比例为7:5。

8.中子发生器，包括真空弧离子源（2）、靶片（3）、束流引出系统，所述束流引出系统将真空弧离子源（1）产生的离子束流引出并加速到靶片（3）上，其特征在于，所述真空弧离子源（2）与靶片（3）之间还设置有离子过滤装置，所述离子过滤装置为权利要求1-7中任一所述的金属氢化物离子源的离子过滤装置，所述离子过滤装置的第一栅网（1）所在平面垂直于离子束流引出方向。

9.根据权利要求8所述的中子发生器，其特征在于，第二栅网（7）位于真空弧离子源（2）与第一栅网（1）之间。

10.金属氢化物离子源的离子过滤方法，其特征在于，在真空弧离子源（2）与靶片（3）之间设置离子过滤装置对离子进行过滤，所述离子过滤装置为权利要求1-7中任一所述的金属氢化物离子源的离子过滤装置，所述离子过滤装置的第一栅网（1）所在平面垂直于离子束流的引出方向。