CN109688690A - 一种离子加速器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种离子加速器，包括等离子体发生源、真空容器、离子线性加速器以及用于将真空容器提升到所需电压的高压电源，真空容器安装在离子线性加速器的离子入口处，离子体发生源发生的离子束直接从真空容器入射到离子线性加速器。本发明提出一种离子加速器，可大大简化离子源、束线和离子线性加速器的组合的复杂程度，进一步减少库仑排斥的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种离子加速器。
背景技术
在传统的离子加速装置中，离子源，用于传输低能离子束的束线和离子线性加速器的组合不能满足离子束中的库仑排斥力。当使用具有大电流的离子源并且仅是提取的离子束的一部分时，可以满足离子线性加速器的入射条件，光束的发散特别大，存在数量小的问题。
此外，当使用利用激光加热等的脉冲离子源作为离子源时，离子束的电流量，产生的离子的电荷数等在几微秒的束产生脉冲内发生很大变化，通过适当地采用库仑排斥来设计光束线是非常困难的。
此外，传统的离子加速器存在的问题是需要包括诸如聚焦透镜的装置的复杂光束线。
发明内容
针对背景技术中指出的问题，本发明提出一种离子加速器，可大大简化离子源、束线和离子线性加速器的组合的复杂程度，进一步减少库仑排斥的影响。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种离子加速器，包括等离子体发生源、真空容器、离子线性加速器以及用于将真空容器提升到所需电压的高压电源，真空容器安装在离子线性加速器的离子入口处，离子体发生源发生的离子束直接从真空容器入射到离子线性加速器。
本发明还进一步设置为，真空容器的离子束出口处设有绝缘环，所述的绝缘环中间设置一个入射通道，入射通道位于离子束的入射方向上。
本发明还进一步设置为，所述的入射通道由绝缘材料制成。
本发明还进一步设置为，所述的入射通道可在离子束入射方向上进行位置调节。
本发明还进一步设置为，所述的入射通道通过螺钉与绝缘环连接。
本发明还进一步设置为，所述的等离子体发生源包括激光发生器一、发射镜一、发射镜二、离子体产生目标，离子体产生目标设置在真空容器的离子束进口处，激光发生器一发出的激光依次经过发射镜一、发射镜二的反射后照射离子体产生目标。
本发明还进一步设置为，离子体产生目标与入射通道之间设有聚光透镜，聚光透镜中间设有供离子束穿过的空间。
本发明还进一步设置为，还包括激光发生器二和激光发生器三，激光发生器二和激光发生器三的激光入射方向与离子束的入射方向相同，激光发生器二和激光发生器三的激光入射方向上分别设有反射镜三和反射镜四，激光发生器二、激光发生器三、反射镜三、反射镜四设置于真空容器内，反射镜三可把激光发生器二的入射激光发射到离子体产生目标上，反射镜四可把激光发生器三的入射激光发射到离子体产生目标上。
本发明的有益效果：
（1）根据本发明提供的离子加速器，包括等离子体发生源，用于从等离子体发生源产生的等离子体中提取离子的真空容器，以及串联连接的离子线性加速器并且真空容器配备有高压电源，该高压电源连接到离子线性加速器的离子入口附近，并用于将真空容器升高到所需电压，使得离子从真空容器直接注入离子线性加速器中，由于具有负电荷的电子和具有正电荷的离子共存，因此不会产生库仑排斥力，简化了加速器的配置，显著增加了可加速的离子量。
（2）在离子线性加速器的入口附近，通常产生强烈的高频电场，在该区域中，通过狭小入射通道的大部分电子不能进入直线加速器的加速通道，离子和电子被有效地分离。
（3）通过将入射通道配置成在离子线性加速器的离子入口的径向方向上可调节，可以相对于直线加速器精确地调节相对于入射通道的轴向的位置。
（4）等离子体发生源是用于通过激光照射等离子体产生目标产生等离子体的，可以产生高密度等离子体，可以增加可以加速的离子强度。
（5）聚光透镜可把散射的离子束重新汇聚到离子体产生目标上，可以增加可以加速的离子强度。
（6）激光发生器二、激光发生器三、反射镜三、反射镜四的设置可作为备用的离子发射源，因为真空容器外置的激光发生器一、发射镜一、发射镜二在移动时，位置很容易发射改变，而要调整到正确位置则非常麻烦，这时激光发生器二、激光发生器三就可以起到作用了。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明真空容器部分的结构示意图；
图3为本发明真空容器部分的结构示意图；
图4为本发明真空容器部分的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如下参考图1-3对本发明进行说明：
一种离子加速器，包括等离子体发生源、真空容器1、离子线性加速器2以及用于将真空容器1提升到所需电压的高压电源（图未示出），真空容器1安装在离子线性加速器2的离子入口处，离子体发生源发生的离子束直接从真空容器1入射到离子线性加速器2。
其中，真空容器1的离子束出口处设有绝缘环3，所述的绝缘环中间设置一个入射通道4，入射通道4位于离子束的入射方向上，入射通道4设置的比较狭小。
其中，所述的入射通道4由绝缘材料制成。
其中，所述的入射通道4可在离子束入射方向上进行位置调节，所述的入射通道4通过螺钉5与绝缘环3连接，通过调节螺钉5，可调节入射通道4在轴向的位置。
其中，所述的等离子体发生源包括激光发生器一6、发射镜一7、发射镜二8、离子体产生目标9，离子体产生目标9设置在真空容器1的离子束进口处，激光发生器一6发出的激光依次经过发射镜一7、发射镜二8的反射后照射离子体产生目标9。
其中，离子体产生目标9与入射通道4之间设有聚光透镜10，聚光透镜10中间设有供离子束穿过的空间。
其中，还包括激光发生器二11和激光发生器三12，激光发生器二11和激光发生器三12的激光入射方向与离子束的入射方向相同，激光发生器二11和激光发生器三12的激光入射方向上分别设有反射镜三13和反射镜四14，激光发生器二11、激光发生器三12、反射镜三13、反射镜四14设置于真空容器1内，反射镜三13可把激光发生器二11的入射激光发射到离子体产生目标9上，反射镜四14可把激光发生器三12的入射激光发射到离子体产生目标9上。
由激光发生器产生的激光L通过反射镜产生等离子体脉冲束，被引导到真空容器。由聚光透镜反射的离子束，收集在等离子体产生目标上，并且从加热的等离子体产生目标的表面产生等离子体。产生的等离子体填充在入射通道和等离子体产生目标之间，通过点亮的入射通道进入离子线性加速器。
由于离子直接入射在离子线性加速器上，在等离子体中，具有负电荷和正电荷的电子在真空容器中累积。库仑排斥不会发生，因为保持的离子是混合的，因此恰好在离子线性加速器之前可以避免影响。
由于入射通道连接在离子线性加速器的离子入射开口上，所以当产生的等离子体的发散角大时，额外的等离子体敲击直线加速器的加速电极，可以防止发生放电。
另外，在离子线性加速器的入口附近，通常产生强烈的高频电场，并且在该区域中，通过入入射通道的大部分电子入射到直线加速器的加速通道上。由于离子不能被电离所以电子被有效地分离。
由于真空容器经由绝缘环连接到离子线性加速器，所以真空容器可以绝缘，并且离子入射稳定。
本发明的有益效果：
（1）根据本发明提供的离子加速器，包括等离子体发生源，用于从等离子体发生源产生的等离子体中提取离子的真空容器1，以及串联连接的离子线性加速器2并且真空容器1配备有高压电源，该高压电源连接到离子线性加速器2的离子入口附近，并用于将真空容器1升高到所需电压，使得离子从真空容器1直接注入离子线性加速器2中，由于具有负电荷的电子和具有正电荷的离子共存，因此不会产生库仑排斥力，简化了加速器的配置，显著增加了可加速的离子量。
（2）在离子线性加速器2的入口附近，通常产生强烈的高频电场，在该区域中，通过狭小入射通道4的大部分电子不能进入直线加速器的加速通道，离子和电子被有效地分离。
（3）通过将入射通道4配置成在离子线性加速器2的离子入口的径向方向上可调节，可以相对于直线加速器精确地调节相对于入射通道4的轴向的位置。
（4）等离子体发生源是用于通过激光照射等离子体产生目标9产生等离子体的，可以产生高密度等离子体，可以增加可以加速的离子强度。
（5）聚光透镜10可把散射的离子束重新汇聚到离子体产生目标9上，可以增加可以加速的离子强度。
（6）激光发生器二11、激光发生器三12、反射镜三13、反射镜四14的设置可作为备用的离子发射源，因为真空容器1外置的激光发生器一6、发射镜一7、发射镜二8在移动时，位置很容易发射改变，而要调整到正确位置则非常麻烦，这时激光发生器二11、激光发生器三12就可以起到作用了。
以上所述的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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种离子加速器，其特征在于：包括等离子体发生源、真空容器、离子线性加速器以及用于将真空容器提升到所需电压的高压电源，真空容器安装在离子线性加速器的离子入口处，离子体发生源发生的离子束直接从真空容器入射到离子线性加速器。
2.根据权利要求1所述的一种离子加速器，其特征在于：真空容器的离子束出口处设有绝缘环，所述的绝缘环中间设置一个入射通道，入射通道位于离子束的入射方向上。
3.根据权利要求2所述的一种离子加速器，其特征在于：所述的入射通道由绝缘材料制成。
4.根据权利要求2所述的一种离子加速器，其特征在于：所述的入射通道可在离子束入射方向上进行位置调节。
5.根据权利要求4所述的一种离子加速器，其特征在于：所述的入射通道通过螺钉与绝缘环连接。
6.根据权利要求1所述的一种离子加速器，其特征在于：所述的等离子体发生源包括激光发生器一、发射镜一、发射镜二、离子体产生目标，离子体产生目标设置在真空容器的离子束进口处，激光发生器一发出的激光依次经过发射镜一、发射镜二的反射后照射离子体产生目标。
7.根据权利要求1所述的一种离子加速器，其特征在于：离子体产生目标与入射通道之间设有聚光透镜，聚光透镜中间设有供离子束穿过的空间。
8.根据权利要求1所述的一种离子加速器，其特征在于：还包括激光发生器二和激光发生器三，激光发生器二和激光发生器三的激光入射方向与离子束的入射方向相同，激光发生器二和激光发生器三的激光入射方向上分别设有反射镜三和反射镜四，激光发生器二、激光发生器三、反射镜三、反射镜四设置于真空容器内，反射镜三可把激光发生器二的入射激光发射到离子体产生目标上，反射镜四可把激光发生器三的入射激光发射到离子体产生目标上。
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