CN111416185B - 一种用于ecr离子源的高压隔离波导 - Google Patents

一种用于ecr离子源的高压隔离波导 Download PDF

Info

Publication number
CN111416185B
CN111416185B CN202010190409.XA CN202010190409A CN111416185B CN 111416185 B CN111416185 B CN 111416185B CN 202010190409 A CN202010190409 A CN 202010190409A CN 111416185 B CN111416185 B CN 111416185B
Authority
CN
China
Prior art keywords
waveguide
voltage
ion source
microwave
circular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010190409.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111416185A (zh
Inventor
孙良亭
刘玉国
武启
刘建立
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kejin Taiji New Technology Co ltd
Original Assignee
Institute of Modern Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Modern Physics of CAS filed Critical Institute of Modern Physics of CAS
Priority to CN202010190409.XA priority Critical patent/CN111416185B/zh
Publication of CN111416185A publication Critical patent/CN111416185A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111416185B publication Critical patent/CN111416185B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/32—Non-reciprocal transmission devices
    • H01P1/36—Isolators

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于ECR离子源的高压隔离波导，其特征在于，包括高压绝缘块、地端波导、高压端波导和阻抗匹配塞块；所述高压绝缘块为环形管状结构，所述高压绝缘块内纵向插设有圆形绝缘薄片，所述圆形绝缘薄片的一侧通过第一圆形法兰连接所述地端波导的一侧，所述地端波导的另一侧用于连接微波系统；所述第一圆形法兰内还间隔开设有两个环形微波扼流槽；所述圆形绝缘薄片的另一侧通过第二圆形法兰3连接所述高压端波导的一侧，所述高压端波导的另一侧用于连接离子源源体，所述高压端波导内还设置有用于匹配所述高压绝缘块波导阻抗突变的所述阻抗匹配塞块，本发明可以广泛应用于隔离波导中。

Description

一种用于ECR离子源的高压隔离波导
技术领域
本发明涉及一种高压隔离波导，特别是关于一种用于ECR离子源的高压隔离波导。
背景技术
电子回旋共振(ECR)离子源具有高束流品质和长使用寿命的优点，是一种理想的用于加速器重离子治癌装置的离子源，用于提供经初级静电加速的重离子。该类型的离子源包括微波系统、离子源源体和引出系统等部分，其中，微波系统产生的微波通过波导馈入至离子源弧腔以产生等离子体，该类型的离子源工作时离子源源体处于几十千伏的高电位，而采用的微波系统处于低电位，因此需要在微波系统与离子源源体之间加入一段高压隔离波导，防止离子源由于高压短路而无法正常工作。
常见的隔离波导采用在地端波导与高压端波导之间加入绝缘薄片的方式，但是，由于高压绝缘的要求，绝缘薄片厚度一般为几毫米，因此在绝缘薄片位置会造成微波泄露，对人身安全造成危害。同时，在绝缘薄片位置处波导阻抗突变，使得微波传输效率降低，不利于离子源正常工作。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种微波传输效率高且能够减小微波泄露对人身安全损害的用于ECR离子源的高压隔离波导。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于ECR离子源的高压隔离波导，包括高压绝缘块、地端波导、高压端波导和阻抗匹配塞块；所述高压绝缘块为环形管状结构，所述高压绝缘块内纵向插设有圆形绝缘薄片，所述圆形绝缘薄片的一侧通过第一圆形法兰连接所述地端波导的一侧，所述地端波导的另一侧用于连接离子源微波系统；所述第一圆形法兰内还间隔开设有两个环形微波扼流槽；所述圆形绝缘薄片的另一侧通过第二圆形法兰连接所述高压端波导的一侧，所述高压端波导的另一侧用于连接离子源源体，所述高压端波导内还设置有用于匹配所述高压绝缘块波导阻抗突变的所述阻抗匹配塞块。
进一步地，所述第一圆形法兰的厚度大于预设的微波波长，所述环形微波扼流槽的深度为该预设的微波波长。
进一步地，所述预设的微波波长为1/4离子源微波系统发出的微波波长。
进一步地，所述阻抗匹配塞块的厚度为1/4微波波长。
进一步地，所述高压绝缘块的外侧间隔开设有两个厚度为厘米级的U型环状凹槽。
进一步地，所述第一圆形法兰与所述第二圆形法兰的尺寸相同。
进一步地，所述圆形绝缘薄片的厚度为毫米级。
进一步地，两所述环形微波扼流槽的宽度均为毫米级。
进一步地，所述阻抗匹配塞块的横截面尺寸与所述高压端波导的内部截面尺寸相同。
进一步地，所述阻抗匹配塞块的材料与所述高压绝缘块的材料相同。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明连接地端波导的第一圆形法兰内由于设置有两个环形微波扼流槽，采用双扼流槽的结构，使得高压隔离波导可以有效地抑制微波泄露，减小微波辐射对人体的伤害。
2、本发明的高压隔离块外侧由于设置有两个U型环状凹槽，形成波浪形结构，可以有效增加爬电距离，提高高压隔离波导的工作电压。
3、本发明的阻抗匹配塞块的厚度为1/4微波波长，材料与高压绝缘块相同，能够匹配高压绝缘块带来的波导阻抗突变，提高高压隔离波导的微波传输效率，可以广泛应用于隔离波导中。
附图说明
图1是本发明高压隔离波导的中心剖视图；
图2是本发明高压隔离波导视角1的整体结构示意图；
图3是本发明高压隔离波导视角2的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1～图3所示，本发明提供的用于ECR离子源的高压隔离波导包括高压绝缘块1(最高耐压为50kV)、第一圆形法兰2、第二圆形法兰3、地端波导4、高压端波导5和阻抗匹配塞块6，其中，高压绝缘块1为环形管状结构，地端波导4和高压端波导5均为标准波导结构，阻抗匹配塞块6为矩形结构。
高压绝缘块1内纵向插设有厚度为毫米级的圆形绝缘薄片11，圆形绝缘薄片11的一侧通过厚度大于1/4微波波长(离子源微波系统发出的微波波长)的第一圆形法兰2连接地端波导4的一侧，地端波导4的另一侧通过标准波导法兰连接离子源微波系统，第一圆形法兰2内还间隔开设有深度为1/4微波波长且宽度为毫米级的两个环形微波扼流槽21，以防止微波泄露。
圆形绝缘薄片11的另一侧通过第二圆形法兰3连接高压端波导5的一侧，高压端波导5的另一侧连接离子源源体，高压端波导5内设置有阻抗匹配塞块6，用于匹配高压绝缘块1带来的波导阻抗突变，提高本发明高压隔离波导的微波传输效率。
在一个优选的实施例中，高压绝缘块1的外侧间隔开设有两个厚度为厘米级的U型环状凹槽12，以增加爬电距离，提高绝缘效果。
在一个优选的实施例中，第一圆形法兰2与第二圆形法兰3的尺寸相同，使得泄露微波能够到达环形微波扼流槽21，以防止微波泄露。
在一个优选的实施例中，阻抗匹配塞块6的横截面尺寸与高压端波导5的内部截面尺寸相同，阻抗匹配塞块6的厚度为1/4微波波长，阻抗匹配塞块6的材料与高压绝缘块1的材料相同。
本发明在使用时，将离子源微波系统中处于地电位的波导系统与本发明的地端波导4连接，将位于高压端的离子源微波馈入波导与本发明的高压端波导5连接，离子源微波系统产生的微波首先通过处于地电位的波导系统传出，再通过与本发明的高压隔离波导连接，馈入至离子源。由于本发明的高压隔离波导的中部为绝缘材料的高压绝缘块1，因此可以实现高压端的离子源与地端波导4之间的高压隔离。同时，由于本发明的高压隔离波导具有阻抗匹配塞块6，可以实现地端波导4与离子源微波馈入波导之间的阻抗匹配。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种用于ECR离子源的高压隔离波导，其特征在于，包括高压绝缘块、地端波导、高压端波导和阻抗匹配塞块；
所述高压绝缘块为环形管状结构，所述高压绝缘块内纵向插设有圆形绝缘薄片，所述圆形绝缘薄片的一侧通过第一圆形法兰连接所述地端波导的一侧，所述地端波导的另一侧用于连接离子源微波系统；所述第一圆形法兰内还间隔开设有两个环形微波扼流槽；
所述圆形绝缘薄片的另一侧通过第二圆形法兰连接所述高压端波导的一侧，所述高压端波导的另一侧用于连接离子源源体，所述高压端波导内还设置有用于匹配所述高压绝缘块波导阻抗突变的所述阻抗匹配塞块，所述阻抗匹配塞块的厚度为1/4微波波长，所述阻抗匹配塞块的横截面尺寸与所述高压端波导的内部截面尺寸相同，所述阻抗匹配塞块的材料与所述高压绝缘块的材料相同。
2.如权利要求1所述的一种用于ECR离子源的高压隔离波导，其特征在于，所述第一圆形法兰的厚度大于预设的微波波长，所述环形微波扼流槽的深度为该预设的微波波长。
3.如权利要求2所述的一种用于ECR离子源的高压隔离波导，其特征在于，所述预设的微波波长为1/4离子源微波系统发出的微波波长。
4.如权利要求1所述的一种用于ECR离子源的高压隔离波导，其特征在于，所述高压绝缘块的外侧间隔开设有两个厚度为厘米级的U型环状凹槽。
5.如权利要求1至4任一项所述的一种用于ECR离子源的高压隔离波导，其特征在于，所述第一圆形法兰与所述第二圆形法兰的尺寸相同。
6.如权利要求1至4任一项所述的一种用于ECR离子源的高压隔离波导，其特征在于，所述圆形绝缘薄片的厚度为毫米级。
7.如权利要求1至4任一项所述的一种用于ECR离子源的高压隔离波导，其特征在于，两所述环形微波扼流槽的宽度均为毫米级。
CN202010190409.XA 2020-03-18 2020-03-18 一种用于ecr离子源的高压隔离波导 Active CN111416185B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010190409.XA CN111416185B (zh) 2020-03-18 2020-03-18 一种用于ecr离子源的高压隔离波导

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010190409.XA CN111416185B (zh) 2020-03-18 2020-03-18 一种用于ecr离子源的高压隔离波导

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111416185A CN111416185A (zh) 2020-07-14
CN111416185B true CN111416185B (zh) 2021-06-22

Family

ID=71494450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010190409.XA Active CN111416185B (zh) 2020-03-18 2020-03-18 一种用于ecr离子源的高压隔离波导

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111416185B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4952273A (en) * 1988-09-21 1990-08-28 Microscience, Inc. Plasma generation in electron cyclotron resonance
US6096389A (en) * 1995-09-14 2000-08-01 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for forming a deposited film using a microwave CVD process
CN201843918U (zh) * 2010-09-09 2011-05-25 平高集团有限公司 联轴器
CN102376518A (zh) * 2010-08-17 2012-03-14 上海凯世通半导体有限公司 离子注入系统及方法
CN102598201A (zh) * 2009-08-27 2012-07-18 摩赛科结晶公司 用于高真空室的穿入式等离子体发生器
CN109786205A (zh) * 2019-01-30 2019-05-21 中国科学院近代物理研究所 电子回旋共振离子源

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101378615A (zh) * 2008-10-13 2009-03-04 电子科技大学 一种微波等离子体火炬波导激励腔
CN101998747B (zh) * 2009-08-19 2012-05-23 中国科学院金属研究所 一种低温等离子体装置
CN102117727B (zh) * 2011-01-25 2013-07-10 北京大学 一种电子回旋共振离子源

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4952273A (en) * 1988-09-21 1990-08-28 Microscience, Inc. Plasma generation in electron cyclotron resonance
US6096389A (en) * 1995-09-14 2000-08-01 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for forming a deposited film using a microwave CVD process
CN102598201A (zh) * 2009-08-27 2012-07-18 摩赛科结晶公司 用于高真空室的穿入式等离子体发生器
CN102376518A (zh) * 2010-08-17 2012-03-14 上海凯世通半导体有限公司 离子注入系统及方法
CN201843918U (zh) * 2010-09-09 2011-05-25 平高集团有限公司 联轴器
CN109786205A (zh) * 2019-01-30 2019-05-21 中国科学院近代物理研究所 电子回旋共振离子源

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ECR离子原主要参数对离子束影响的研究;袁宇飞;《万方学位论文》;20081106;第25-45页 *
Optimization of Microwave Injection at Compact ECR Ion Source;Masayuki Muramatsu 等;《2018 22nd International Conference on Ion Implantation Technology》;20190822;第200-202页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111416185A (zh) 2020-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8779697B2 (en) RF cavity and accelerator having such an RF cavity
US7786675B2 (en) Fast ferroelectric phase shift controller for accelerator cavities
Saito et al. Breakdown of alumina rf windows
US6812647B2 (en) Plasma generator useful for ion beam generation
US20100214043A1 (en) High Peak and Average Power-Capable Microwave Window for Rectangular Waveguide
WO2008039745A3 (en) Terminal structure of an ion implanter
CN111416185B (zh) 一种用于ecr离子源的高压隔离波导
CN111620407A (zh) 一种新型微波无极紫外点灯结构及其点灯方式
CN105514803A (zh) 一种阵列微空心阴极放电触发的气体开关
US2800603A (en) Traveling wave electron discharge devices
CN105225907B (zh) 一种宽带大功率同轴窗结构
KR20100084901A (ko) 초광대역 강전자기파 복사용 스파크 갭 스위치 모듈
KR101489214B1 (ko) 동축 케이블
KR101782953B1 (ko) 마이크로웨이브 구동 플라즈마 광원
KR102526862B1 (ko) 플라즈마 소스
JP3189389B2 (ja) マイクロ波イオン源
EP2785153B1 (en) Plasma waveguide using step part and block part
EP3536132B1 (en) A compact system for coupling rf power directly into an accelerator
WO2019112148A1 (ko) 이중의 고주파수를 이용한 플라즈마의 시스와 벌크의 확장방법
KR20140032653A (ko) 콤팩트 타입 초 광대역 강전자기파 발생장치
CN219457524U (zh) 一种离子注入机的绝缘组件
KR101717235B1 (ko) 고주파 창을 갖는 클라이스트론 출력기
KR101506619B1 (ko) 안테나선로 보호장치
CN113506967B (zh) 一种超材料内导体及方同轴
KR20180080749A (ko) 휴대용 마이크로파 플라즈마 발생기

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20221102

Address after: 730000, No. 660, Nanchang Road, Chengguan District, Lanzhou City, Gansu Province

Patentee after: Kejin Taiji New Technology Co.,Ltd.

Address before: 730013 no.509 Nanchang Road, Chengguan District, Lanzhou City, Gansu Province

Patentee before: INSTITUTE OF MODERN PHYSICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES