CN107457110A - 一种喷嘴距离可调的喷铯装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷嘴距离可调的喷铯装置，包括：移动平台单元、喷铯装置主体单元和负离子腔室单元；负离子腔室单元包括：第一伸缩波纹管、负离子腔室和栅极板；第一伸缩波纹管的一端与所述喷铯装置主体单元相连，第一伸缩波纹管的另一端与负离子腔室相连；负离子腔室用于对铯等粒子的承接，栅极板设置于负离子腔室远离所述喷嘴侧，用于铯的沉覆；移动平台单元用于配合第一伸缩波纹管移动喷铯装置主体单元，同时还对喷铯装置主体单元起到支撑作用；当移动平台单元带动喷铯装置主体单元移动时，第一伸缩波纹管沿相同方向伸或缩，从而改变了喷嘴与所述栅极板的距离。本发明可以提高负离子品质，为负离子运行提供了另一个维度的变化参数。

Description

一种喷嘴距离可调的喷铯装置
技术领域
本发明属于负离子源技术领域，更具体地，涉及一种喷嘴距离可调的喷铯装置。
背景技术
金属铯在负离子源中扮演着关键角色，其引入可以降低等离子体栅极表面逸出功，提高负离子产额。为了实现上述目标，喷铯装置需要在等离子体栅极板表面覆盖一定厚度的铯层。
现有的喷铯装置喷嘴与栅极板距离通常设计为固定值，通过改变喷嘴的喷发速率来达到目标铯层。现有装置的缺点是喷嘴与栅极板距离不可调，导致忽视了喷嘴与栅极板距离这一维度对栅极板引出负离子参数的影响。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种喷嘴距离可调的喷铯装置，旨在解决现有喷铯装置中喷嘴与栅极板距离不可调，导致忽视了喷嘴与栅极板距离这一维度对栅极板引出负离子参数的影响问题。
本发明提供了一种喷嘴距离可调的喷铯装置，包括：移动平台单元、喷铯装置主体单元和负离子腔室单元；所述喷铯装置主体单元包括：储铯单元、第一传导单元、第二传导单元，所述储铯单元设置于所述第一传导单元的下侧，用于铯的存储和蒸发；所述第一传导单元和所述第二传导单元直接相连，两者均用于对铯的传输；所述负离子腔室单元包括：第一伸缩波纹管、负离子腔室和栅极板；所述第一伸缩波纹管的一端与所述喷铯装置主体单元相连，所述第一伸缩波纹管的另一端与所述负离子腔室相连；所述负离子腔室用于对铯等粒子的承接，所述栅极板设置于所述负离子腔室远离所述喷嘴侧，用于铯的沉覆；所述移动平台单元用于配合所述第一伸缩波纹管移动所述喷铯装置主体单元，同时还对所述喷铯装置主体单元起到支撑作用；当所述移动平台单元带动所述喷铯装置主体单元移动时，所述第一伸缩波纹管沿相同方向伸或缩，从而改变了所述喷嘴与所述栅极板的距离。
更进一步地，所述负离子腔室单元还包括第三CF法兰，所述第三CF法兰设置于所述负离子腔室上，用于实现所述第一伸缩波纹管和所述负离子腔室的密封连接。
更进一步地，储铯单元包括：安瓿瓶、储铯管和第一CF法兰；所述安瓿瓶设置在所述储铯管的底端，用于储存铯；所述储铯管为下细上粗结构，与所述第一传导单元匹配连接，用于对所述安瓿瓶破裂时释放出的铯进行存储及蒸发；所述第一CF法兰用于连接所述储铯管与所述第一传导单元，且当所述安瓿瓶中的铯消耗完需更换时便于拆卸。
更进一步地，第一传导单元包括：盲板、第一全金属管阀、第一传导管和第二全金属管阀；所述盲板通过所述第一全金属管阀和所述第一传导管相连，为抽真空预留接口，所述第一传导管为中间粗且两边细结构，所述第一传导管和所述第二传导单元通过所述第二全金属管阀连接，所述第二全金属管阀用于控制铯蒸发的通断。
更进一步地，第二传导单元包括：第二CF法兰、第二传导管和喷嘴；所述第二CF法兰设置于所述第二传导管的远离喷嘴端，用于实现所述喷铯装置主体单元和所述第一伸缩波纹管的密封连接；所述第二传导管的一端与所述第一传导单元连接，所述第二传导管的另一端通入所述负离子腔室，用于实现铯的传输；所述喷嘴设置于所述第二传导管的末端，作为铯蒸汽的喷出口。
更进一步地，移动平台单元包括：第一绝热连接架、第二绝热连接架、移动块、固定台、驱动电机、移动杆和刻度尺；所述第一绝热连接架和所述第二绝热连接架分别设置于所述第一传导管的两侧，用于对所述喷铯装置主体单元的支撑连接，所述移动块设置于所述固定台上方一端，用于移动时带动所述喷铯装置主体单元，所述驱动电机设置于所述固定台上方相对于所述运动块的另一端，用于驱动所述移动杆运动，所述移动杆一端固定在所述运动块上，另一端与所述驱动电机相连，所述刻度尺设置于所述固定台靠近所述移动杆的位置，并保持其与所述移动杆平行，用于测量所述移动杆移动的距离。
更进一步地，喷铯装置还包括：击碎单元，设置在所述储铯单元靠近底端位置，用于对所述安瓿瓶进行击碎释放出铯。
更进一步地，击碎单元包括：第四CF法兰、第二伸缩波纹管、驱动杆、击碎头和支撑架，所述第四CF法兰设置于靠近所述储铯管底部位置，用于实现所述储铯管和所述第二伸缩波纹管的密封连接，所述第二伸缩波纹管的一端与所述储铯管连接，所述第二伸缩波纹管的另一端与所述驱动杆固定连接，用于配合所述驱动杆运动，所述驱动杆的一端和所述击碎头连接，所述驱动杆的另一端与所述支撑架连接，用于所述驱动杆带动所述击碎头击碎所述安瓿瓶，所述支撑架设置于所述第四CF法兰上，用于保证所述驱动杆沿固定方向移动，所述击碎头设置于所述驱动杆的末端，用于击碎所述安瓿瓶。
更进一步地，喷铯装置还包括：抽真空单元，设置在所述盲板处，用于对所述喷铯装置主体单元进行初始抽真空。
更进一步地，抽真空单元包括：真空泵、真空测量仪和连接导管，所述真空泵用于抽真空，所述真空测量仪用于测量管道的真空度以配合真空泵抽到目标真空，所述连接导管用于连接所述真空泵和所述喷铯装置主体单元。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，本装置通过移动平台配合第一伸缩波纹管不断改变喷嘴与栅极板之间的距离，并实时测量栅极板引出负离子浓度等参数，从而找到喷嘴最佳位置，提高负离子品质，这也为负离子运行提供了另一个维度的变化参数。
附图说明
图1为本发明实施例提供的喷嘴距离可调的喷铯装置整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的移动平台单元的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的喷铯装置主体单元的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的负离子腔室单元的结构示意图；
图5为发明实施例提供的击碎单元的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的抽真空单元的结构示意图。
图中100为移动平台单元，101为第一绝热连接架，102为第二绝热连接架，103为移动块，104为固定台，105为驱动电机，106为移动杆，107为刻度尺，200为喷铯装置主体单元，210为储铯单元，211为储铯管，212为安瓿瓶，213为第一CF法兰，220为第一传导单元，221为盲板，222为第一全金属管阀，223为第一传单管，224为第二全金属管阀，230第二传导单元，231为第二CF法兰，232为连接元件，233为第二传导管，234为喷嘴，300为负离子腔室单元，301为第一伸缩波纹管，302为第三CF法兰，303为负离子腔室，304为栅极板，400为击碎单元，401为第四CF法兰，402为击碎头，403为第二伸缩波纹管，404为驱动杆，405为支撑架，500为抽真空单元，501为真空泵，502为真空检测仪，503为连接导管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的喷嘴距离可调的喷铯装置整体结构。本发明实施例提供的喷嘴距离可调的喷铯装置包括：移动平台单元100、喷铯装置主体单元200和负离子腔室单元300。移动平台单元位于喷铯装置主体单元200的下方，用于对喷铯装置主题单元200的移动和支撑，喷铯装置主体单元200的喷嘴233侧通入负离子腔室单元300，喷铯装置主体单元200用于铯的蒸发和传输，负离子腔室单元300用于铯的承接。
图2示出了本发明实施例提供的移动平台单元100的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
移动平台单元100包括：第一绝热连接架101、第二绝热连接架102、移动块103、固定台104、驱动电机105、移动杆106和刻度尺107，第一绝热连接架101和第二绝热连接架102设置于第一传导管223的两侧，用于对所述喷铯装置主体单元200的支撑连接，所述移动块103设置于所述固定台104上方一端，用于移动时带动所述喷铯装置主体单元200，所述驱动电机105设置于所述固定台104上方相对于所述运动块103的另一端，用于驱动所述移动杆106运动，所述移动杆106一端固定在所述运动块103上，另一端与所述驱动电机105相连，所述刻度尺107设置于所述固定台104靠近所述移动杆106的位置，并保持其与所述移动杆106平行，用于测量所述移动杆106移动的距离，从而间接测量出喷嘴233移动的距离。
移动平台单元100配合第一伸缩波纹管301实现喷嘴233距离的可调。具体的驱动电机105通过移动杆106带动移动块103运动，移动块103通过第一绝热连接架101和第二绝热连接架102带动喷铯装置主体单元200向相同方向运动，这引起第一伸缩波纹管301沿相同方向伸缩，从而达到喷嘴233和栅极板304距离可调的目的。
作为本发明的一个实施例，刻度尺107可以采用游标卡尺，其精度满足要求，性价比较高。
图3示出了本发明实施例提供的喷铯装置主体单元200的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
喷铯装置主体单元200包括：储铯单元210、第一传导单元220、第二传导单元230。储铯单元210设置于第一传导单元220的下侧，用于铯的存储和蒸发，第一传导单元220和第二传导单元230直接相连，用于铯的传输。储铯单元210包括：安瓿瓶212、储铯管211和第一CF法兰213，安瓿瓶212设置在储铯管211的底端，用于铯的储存，储铯管211为下细上粗结构，与第一传导单元220匹配连接，用于铯的蒸发，第一CF法兰213用于连接储铯管212与第一传导单元220。第一传导单元220包括：盲板221、第一全金属管阀222、第一传导管223和第二全金属管阀224，盲板221通过第一全金属管阀222和第一传导管223相连，第一传导管223为中间粗且两边细结构，第一传导管223和第二传导单元220通过第二全金属管阀224连接，用于铯的传输。第二传导单元230包括：第二CF法兰231、第二传导管232和喷嘴233，第二CF法兰231设置于第二传导管232的远离喷嘴233端，用于和第一伸缩波纹管301密封连接，第二传导管232的一端与第一传导单元220连接，第二传导管220的另一端通入负离子腔室303，喷嘴233设置于第二传导管232的末端，作为铯蒸汽的喷出口。
在本发明实施例中，储铯单元210、第一传导单元220和第二传导单元230这三个单元表面均设置有电阻丝和温度传感器，用于加热和温度检测。
工作时，通过分别控制储铯单元210、第一传导单元220和第二传导单元230三者的欧姆加热电流，使三者达到各自的目标温度，以达到铯的目标喷发速率。
图4示出了本发明实施例提供的负离子腔室单元的结构；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
负离子腔室单元300包括：第一伸缩波纹管301、第三CF法兰302、负离子腔室303和栅极板304，第一伸缩波纹管301一端通过第二CF法兰231与喷铯装置主体单元200相连，另一端通过第三CF法兰302与负离子腔室303相连，用于喷铯装置的移动，第三CF法兰302设置于负离子腔室303上，用于实现第一伸缩波纹管301和负离子腔室303的连接，负离子腔室303用于对铯等粒子的承接，栅极板304设置于负离子腔室303远离喷嘴233侧，用于铯的沉覆。
在本发明实施例中，第一伸缩波纹管301的加热是通过缠绕在所述第二传导管232上的感应加热线圈进行，第三CF法兰302和第二CF法兰231均设有温度传感器，用于对第一伸缩波纹管301温度检测。
作为本发明的一个实施例，负离子腔室303可以采用正方体或圆柱体，正方体型更方便固定和检测装置排布，圆柱体型更容易加热；栅极板304可以采用钼板，钼为低逸出功材质，有利于负离子的引出。
在本发明实施例中，喷铯装置还包括：击碎单元400，设置在储铯单元210靠近底端位置，用于对安瓿瓶212进行击碎释放出铯。图5示出了本发明实施例提供的击碎单元400的结构；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
击碎单元400包括：第四CF法兰401、第二伸缩波纹管403、驱动杆404、击碎头402和支撑架405，第四CF法兰401设置于储铯管211底部位置，用于实现储铯管211和第二伸缩波纹管403的密封连接，第二伸缩波纹管403的一端与储铯管211相连，另一端与驱动杆404固定连接，用于配合驱动杆404运动，驱动杆404的一端和击碎头402连接，驱动杆404的另一端与支撑架405连接，用于驱动杆404带动击碎头402击碎安瓿瓶312，支撑架405设置于第四CF法兰401上，用于保证驱动杆404沿固定方向移动，击碎头402设置于驱动杆404的末端，用于击碎安瓿瓶212。
使用时，驱动杆404带动击碎头402运动，引起第二伸缩波纹管403向相同方向伸或缩，击碎头402挤压安瓿瓶212使其破裂释放出铯。
作为本发明的一个实施例，击碎头402可以采用针形或锯齿形，以便于更容易击碎玻璃材质的安瓿瓶212。
在本发明实施例中，第二伸缩波纹管403外部设置有感应加热线圈，用于对其进行加热，第四CF法兰401表面和第二伸缩波纹管403末端设置有温度传感器，用于对第二伸缩波纹管403进行温度检测。
在本发明实施例中，喷铯装置还包括：抽真空单元500，设置在盲板221处，用于对喷铯装置主体单元200进行初始抽真空。图6示出了本发明实施例提供的抽真空单元500的结构；为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
抽真空单元500包括：真空泵501、真空测量仪502和连接导管503，真空泵501用于抽真空，真空测量仪502用于测量管道的真空度，连接导管503用于连接真空泵501和喷铯装置主体单元200。
使用时，打开第一全金属管阀222，真空泵501开始抽真空，真空测量仪502达到目标真空度时，依次关闭第一全金属管阀222和真空泵501，这样就完成了喷铯装置的初始抽真空。
作为本发明的一个实施例，上述温度传感器可以采用K型热电偶或PT100铂电阻，两者均满足测量要求。
上述喷铯装置，通过移动平台单元100和第一伸缩波纹管301配合不断改变喷嘴233和栅极板304的距离，同时实时测量栅极板304引出负离子浓度等参数，得到喷嘴233距离和负离子浓度等参数的关系，从而找到喷嘴233的最佳位置，提高栅极引出负离子品质。
本发明的突出优点是通过移动平台配合第一伸缩波纹管不断改变喷嘴与栅极板之间的距离，并实时测量栅极板引出负离子浓度等参数，从而找到喷嘴最佳位置，提高负离子品质，这也为负离子运行提供了另一个维度的变化参数。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种喷嘴距离可调的喷铯装置，其特征在于，包括：移动平台单元(100)、喷铯装置主体单元(200)和负离子腔室单元(300)；
所述喷铯装置主体单元(200)包括：储铯单元(210)、第一传导单元(220)、第二传导单元(230)，所述储铯单元(210)设置于所述第一传导单元(220)的下侧，用于铯的存储和蒸发；所述第一传导单元(220)和所述第二传导单元(230)直接相连，两者均用于对铯的传输；
所述负离子腔室单元(300)包括：第一伸缩波纹管(301)、负离子腔室(303)和栅极板(304)；所述第一伸缩波纹管(301)的一端与所述喷铯装置主体单元(200)相连，所述第一伸缩波纹管(301)的另一端与所述负离子腔室(303)相连；所述负离子腔室(303)用于对铯等粒子的承接，所述栅极板(304)设置于所述负离子腔室(303)远离所述喷嘴(233)侧，用于铯的沉覆；
所述移动平台单元(100)用于配合所述第一伸缩波纹管(301)移动所述喷铯装置主体单元(200)，同时还对所述喷铯装置主体单元(200)起到支撑作用；
当所述移动平台单元(100)带动所述喷铯装置主体单元(200)移动时，所述第一伸缩波纹管(301)沿相同方向伸或缩，从而改变了所述喷嘴(233)与所述栅极板(304)的距离。
2.如权利要求1所述的喷铯装置，其特征在于，所述负离子腔室单元(300)还包括第三CF法兰(302)，所述第三CF法兰(302)设置于所述负离子腔室(303)上，用于实现所述第一伸缩波纹管(301)和所述负离子腔室(303)的密封连接。
3.如权利要求1或2所述的喷铯装置，其特征在于，所述储铯单元(210)包括：安瓿瓶(212)、储铯管(211)和第一CF法兰(213)；
所述安瓿瓶(212)设置在所述储铯管(211)的底端，用于储存铯；
所述储铯管(211)为下细上粗结构，与所述第一传导单元(220)匹配连接，用于对所述安瓿瓶(212)破裂时释放出的铯进行存储及蒸发；
所述第一CF法兰(213)用于连接所述储铯管(212)与所述第一传导单元(220)，且当所述安瓿瓶(212)中的铯消耗完需更换时便于拆卸。
4.如权利要求1-3任一项所述的喷铯装置，其特征在于，所述第一传导单元(220)包括：盲板(221)、第一全金属管阀(222)、第一传导管(223)和第二全金属管阀(224)；
所述盲板(221)通过所述第一全金属管阀(222)和所述第一传导管(223)相连，为抽真空预留接口，所述第一传导管(223)为中间粗且两边细结构，所述第一传导管(223)和所述第二传导单元(220)通过所述第二全金属管阀(224)连接，所述第二全金属管阀(224)用于控制铯蒸发的通断。
5.如权利要求1-4任一项所述的喷铯装置，其特征在于，所述第二传导单元(230)包括：第二CF法兰(231)、第二传导管(232)和喷嘴(233)；
所述第二CF法兰(231)设置于所述第二传导管(232)的远离喷嘴(233)端，用于实现所述喷铯装置主体单元(200)和所述第一伸缩波纹管(301)的密封连接；
所述第二传导管(232)的一端与所述第一传导单元(220)连接，所述第二传导管(220)的另一端通入所述负离子腔室(303)，用于实现铯的传输；
所述喷嘴(233)设置于所述第二传导管(232)的末端，作为铯蒸汽的喷出口。
6.如权利要求1-5任一项所述的喷铯装置，其特征在于，所述移动平台单元(100)包括：第一绝热连接架(101)、第二绝热连接架(102)、移动块(103)、固定台(104)、驱动电机(105)、移动杆(106)和刻度尺(107)；
所述第一绝热连接架(101)和所述第二绝热连接架(102)分别设置于所述第一传导管(223)的两侧，用于对所述喷铯装置主体单元(200)的支撑连接，所述移动块(103)设置于所述固定台(104)上方一端，用于移动时带动所述喷铯装置主体单元(200)，所述驱动电机(105)设置于所述固定台(104)上方相对于所述运动块(103)的另一端，用于驱动所述移动杆(106)运动，所述移动杆(106)一端固定在所述运动块(103)上，另一端与所述驱动电机(105)相连，所述刻度尺(107)设置于所述固定台(104)靠近所述移动杆(106)的位置，并保持其与所述移动杆(106)平行，用于测量所述移动杆(106)移动的距离。
7.如权利要求1-6任一项所述的喷铯装置，其特征在于，所述喷铯装置还包括：击碎单元(400)，设置在所述储铯单元(210)靠近底端位置，用于对所述安瓿瓶(212)进行击碎释放出铯。
8.如权利要求7所述的喷铯装置，其特征在于，所述击碎单元(400)包括：第四CF法兰(401)、第二伸缩波纹管(403)、驱动杆(404)、击碎头(402)和支撑架(405)，所述第四CF法兰(401)设置于靠近所述储铯管(211)底部位置，用于实现所述储铯管(211)和所述第二伸缩波纹管(403)的密封连接，所述第二伸缩波纹管(403)的一端与所述储铯管(211)连接，所述第二伸缩波纹管(403)的另一端与所述驱动杆(404)固定连接，用于配合所述驱动杆(404)运动，所述驱动杆(404)的一端和所述击碎头(402)连接，所述驱动杆(404)的另一端与所述支撑架(405)连接，用于所述驱动杆(404)带动所述击碎头(402)击碎所述安瓿瓶(212)，所述支撑架(405)设置于所述第四CF法兰(401)上，用于保证所述驱动杆(404)沿固定方向移动，所述击碎头(402)设置于所述驱动杆(404)的末端，用于击碎所述安瓿瓶(212)。
9.如权利要求1-8任一项所述的喷铯装置，其特征在于，所述喷铯装置还包括：抽真空单元(500)，设置在所述盲板(221)处，用于对所述喷铯装置主体单元(200)进行初始抽真空。
10.如权利要求9所述的喷铯装置，其特征在于，所述抽真空单元(500)包括：真空泵(501)、真空测量仪(502)和连接导管(503)，所述真空泵(501)用于抽真空，所述真空测量仪(502)用于测量管道的真空度以配合真空泵(501)抽到目标真空，所述连接导管(503)用于连接所述真空泵(501)和所述喷铯装置主体单元(200)。
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