CN115662675A - 离子分离器、离子同轴传输束线及离子束加速器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种离子分离器、离子同轴传输束线及离子束加速器，所述离子同轴传输束线包括离子分离器和离子合束器；其中，离子分离器包括同轴连接的第一电磁场结构和第二电磁场结构；离子合束器包括串联连接的第三电磁场结构和第四电磁场结构；离子分离器用于将不同离子束进行分离成多个同轴平行传输的离子束流；离子合束器用于通过将所述同轴平行传输的离子束流合并成同轴传输的离子束流。本申请的技术方案，具有束线长度短，体积小巧灵活的特点，可以有效分离不同类型的离子束流，过滤不需要的离子，并实现多种离子束合并到一条束流线上，同时同轴加速性能。

Description

离子分离器、离子同轴传输束线及离子束加速器

技术领域

本申请涉及粒子加速器技术领域，尤其是涉及一种离子分离器、离子同轴传输束线及离子束加速器。

背景技术

离子加速器是一种重要的设备，其在多种场合中有重要使用意义，常用的离子加速器是由一台加速器产生并传输一种带电离子束，但是在某些特殊场景中需要同时注入两种或者多种离子束。例如在反应堆材料的辐照损伤研究中，采用离子辐照模拟反应堆的中子辐照，要求离子加速器实现氢（H）、氦（He）与重离子束同时注入，并要求射程相近，用于模拟中子辐照过程中的（n，p）和（n，α）嬗变产物，中子辐照的核嬗变产物氢和氦与大剂量的原子位移产生的协同效应对辐照损伤有非常重要的作用。

最新的研究表明，氢、氦及重离子同时注入的协同效应与单束、双束辐照或者多束依次累计辐照造成的损伤相差较大，为了真实模拟中子辐照效应，离子辐照相关装置要求氢、氦以及重离子三种离子束同时注入，因此需要在一台加速器中同时注入多种离子束。对于同一离子源引出的离子，引出的H+、H2+、He+离子的动能相同，但是在注入到材料中，H+的射程会高于He+离子，从而使得注入深度不一致，而H2+离子会在入射到材料内，变成两个质子（即H+），每个质子的动能为H2+离子动能的一半，这样会使得质子的射程与He+相同，从而模拟中子辐照，即双束协同效应。

目前已经有技术可以实现在一台加速器上实现两种甚至多种离子束同轴注入，如公开号为CN206908934U的中国专利中，公开了一种可消除杂质的双离子束加速器装置，其束流传输元件中的杂质消除系统由第一质量分析器、双孔边束光光阑、聚焦透镜和第二质量分析器组成，通过结构相同但电场和磁场设置大小相同、方向相反的第一质量分析器和第二质量分析器与聚焦透镜结合使用，第一质量分析器和第二质量分析器与聚焦透镜的距离相同形成镜像结构。

然而，发明人发现上述双离子束加速器装置，当应用于模拟反应堆的中子辐照场景下，在分离离子时，由于两种离子束能量差别较大，无法满足氢和氦的注入深度一致，分离后也无法实现氢和氦两种离子束合并到一条束流线，无法做到同时产生、同轴加速要求。目前已知的可同时产生、同轴传输氢、氦两种离子束的是由厦门大学研发的三束辐照系统，该辐照系统运用两组静电偏转板，三组单透镜结合的方式来实现，但由于只用静电偏转板来分离离子，需要较长的漂移段才能彻底分开离子，所以设备尺寸较大，将近4m的长度，对场地要求高，而且无法调节能量，会使得控制调节束流变得复杂，对电压等参数敏感。

基于此，有必要针对于氢和氦同时注入场景下，提供一种满足两种离子束注入深度一致，可同时产生、同轴传输的多离子束加速器技术。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请提供一种离子分离器、离子同轴传输束线及离子束加速器。

一种离子分离器，包括：同轴连接的第一电磁场结构和第二电磁场结构；其中，所述第一电磁场结构包括第一电场结构和第一磁场结构；所述第二电磁场结构包括第二电场结构和第二磁场结构；

所述第一电场结构包括平行设置的第一正电势极板和第一负电势极板；所述第一磁场结构设置在第一正电势极板和第一负电势极板的两侧；所述第一正电势极板与第一负电势极板形成电场，对穿过的离子产生电场力；所述第一磁场结构用于产生垂直于所述电场方向的磁场，对穿过的离子产生洛伦兹力力；

所述第二电场结构包括平行设置的第二正电势极板和第二负电势极板；所述第二磁场结构设置在第二正电势极板和第二负电势极板的两侧；所述第二正电势极板与第二负电势极板形成电场，对穿过的离子产生电场力；所述第二磁场结构用于产生垂直于所述电场方向的磁场，对穿过的离子产生洛伦兹力力；

所述第一电场结构与第二电场结构的电场方向相反，所述第一磁场结构与第二磁场结构的磁场方向相反；

将包含有多种类型离子的离子束流输入第一电磁场结构，第一电磁场结构使得各种离子束流分离，相互分离的离子束流进入第二电磁场结构，第一电磁场结构将各个离子束流调整为同轴的平行运动状态。

在一个实施例中，所述第一磁场结构包括分设于第一正电势极板和第一负电势极板两侧的第一永磁体或第一电磁铁；其中，所述第一永磁体或第一电磁铁的N极和S极分设于第一正电势极板和第一负电势极板两侧；

所述第二磁场结构包括分设于第二正电势极板和第二负电势极板两侧的第二永磁体或第二电磁铁；其中，所述第二永磁体或第一电磁铁的N极和S极分设于第二正电势极板和第二负电势极板两侧。

上述离子分离器，可以将离子源产生的多种不同核质比的离子分离成不同运动轨迹的离子束流，分离后的离子束流为平行且同轴状态，由此可以过滤出不需要的离子，且便于同轴传输和加速。

一种离子同轴传输束线，包括：离子分离器和离子合束器；

所述离子分离器，用于将不同离子束进行分离成多个同轴平行传输的离子束流；

所述离子合束器，用于通过将所述同轴平行传输的离子束流合并成同轴传输的离子束流。

在一个实施例中，所述的离子同轴传输束线，还包括：设于离子分离器离子合束器之间的卡束器，用于在对离子束流分离后拦截掉不需要的离子。

在一个实施例中，所述的离子同轴传输束线，还包括：设置于离子分离器与离子合束器之间的束诊腔，用于安装所述离子分离器、卡束器以及离子合束器。

在一个实施例中，所述的离子同轴传输束线，还包括：设于所述离子合束器之后的矫正电极，用于调整各个离子束流在相互垂直的两个方向上的运动状态，使得各个离子束流同轴平行传输。

在一个实施例中，所述的离子同轴传输束线，还包括：设于所述矫正电极之后的加速装置，用于对各个离子束流进行加速。

在一个实施例中，所述离子合束器包括串联连接的第三电磁场结构和第四电磁场结构；其中，所述第三电磁场结构与第二电磁场结构的电场和磁场相同，所述第四电磁场结构与第三电磁场结构电场和磁场相反。

上述离子同轴传输束线，具有束线长度短，体积小巧灵活的特点，可以有效分离不同类型的离子束流，过滤不需要的离子，并实现多种离子束合并到一条束流线上，同时同轴加速性能。

一种离子束加速器，包括：离子源，以及离子同轴传输束线；

所述离子源，用于产生多种不同核质比的离子束流；

所述离子同轴传输束线，用于对所述离子束流进行同轴传输和加速后输出。

在一个实施例中，所述的离子束加速器，还包括：设于所述离子源之后的第一聚焦元件，以及设于所述离子同轴传输束线之后的第二聚焦元件；其中，

所述第一聚焦元件，用于约束离子束流的尺寸，使离子束流汇聚便于传输；

所述第二聚焦元件，用于对离子同轴传输束线输出的离子束流进行汇聚后输出。

上述离子束加速器，实现多种类型离子束流的分离，过滤不需要的离子以及多种离子束流的合并和同轴加速输出，特别是可以应用在氢和氦同时注入的离子束加速中，有效分离氢和氦离子束流，满足两种离子束注入深度一致。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是一个示例的氢和氦离子束同时注入示意图；

图2是一个实施例的离子分离器结构示意图；

图3是一个示例的离子合束器示意图；

图4是一个示例的离子同轴传输束线示意图；

图5是一个实施例的离子束加速器示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本申请的技术方案，应用在氢和氦离子束同时注入场景中，参考图1所示，图1是一个示例的氢和氦离子束同时注入示意图，通过离子源01产生H+、H2+、He+分子离子，采用H2+分子离子和He+离子注入方式，满足氢和氦的注入深度一致，实现同时产生、同轴传输氢、氦两种离子束的目的；为此，本申请实施例提供了一种离子分离器10、离子同轴传输束线及离子束加速器。

参考图2所示，图2是一个实施例的离子分离器10结构示意图，该离子分离器1010包括：同轴连接的第一电磁场结构11和第二电磁场结构12；其中，第一电磁场结构11包括第一电场结构111和第一磁场结构112；第二电磁场结构12包括第二电场结构121和第二磁场结构122。

如图示，第一电场结构111包括平行设置的第一正电势极板111a和第一负电势极板111b；第一磁场结构112设置在第一正电势极板111a和第一负电势极板111b的两侧；第一正电势极板111a与第一负电势极板111b形成电场，对穿过的离子产生电场力；第一磁场结构112用于产生垂直于电场方向的磁场，对穿过的离子产生洛伦兹力力，其中电场力与洛伦兹力力方向相反。

第二电场结构121包括平行设置的第二正电势极板121a和第二负电势极板121b；第二磁场结构122设置在第二正电势极板121a和第二负电势极板121b的两侧；第二正电势极板121a与第二负电势极板121b形成电场，对穿过的离子产生电场力；第二磁场结构122用于产生垂直于电场方向的磁场，对穿过的离子产生洛伦兹力力，其中电场力与洛伦兹力力方向相反。

第一电场结构111与第二电场结构121的电场方向相反，如图2中虚线箭头所示，第一电场结构111的电场方向向下，第二电场结构121的电场方向向上；第一磁场结构112与第二磁场结构122的磁场方向相反，图中“×”表示是垂直于纸面向里的磁线，“●”表示垂直于纸面向外的磁线。

在分离时，将包含有多种类型离子的离子束流，如H+、H2+、He+离子束流输入第一电磁场结构11，第一电磁场结构11使得H+、H2+、He+离子束流分离，相互分离的离子束流进入第二电磁场结构12，第一电磁场结构11将H+、H2+、He+离子束流调整为同轴的平行运动状态。

本实施例的技术方案中，为了使不同核质比的H+、H2+、He+离子分离，离子分离器10采用了两级速度选择方案来实现，在第一级速度选择中，H+、H2+、He+离子的引出电压相同，由于H+、H2+、He+离子的质量不同而使得离子引出后的速度不同，基于H+、H2+、He+离子的速度不同，在穿过第一磁场结构112产生的磁场时，所受到的洛伦兹力也不同，从而运行轨道也不同，同时，由于H+、H2+、He+离子在第一电场结构111中也会受到电场力作用，设置合适的电场电势，使得H2+离子所受洛伦兹力与电场力方向相反取值相等，此时H2+离子受到的洛伦兹力与电场力抵消，漂移运动穿过，而H+离子受到的洛伦兹力比电场力大，向磁场力方向加速偏移，He+离子受到的电场力比洛伦兹力大，向电场力方向加速偏移，由此将H+、H2+、He+三种离子分离成不同轨道运动。在第二级速度选择中，第二电场结构121与第一电场结构111相反，第二磁场结构122与第一磁场结构112设置相反，分离的H+、H2+、He+离子束流在进入第二磁场结构122后，H2+离子由于受到的洛伦兹力与电场力抵消，同样是漂移运动穿过，H+离子受到的洛伦兹力比电场力大，向磁场力方向加速偏移，恢复同轴平行运行；He+离子受到的电场力比洛伦兹力大，向电场力方向加速偏移，恢复同轴平行运行；由此，H+、H2+、He+离子束流在通过离子分离器10之后没有横向（图中是指竖直方向）速度，束流同轴平行运行，从而实现了H+、H2+、He+离子束流完全分离；如图示，上端的是核质比最大的H+离子束流轨迹，居中的是核质比居中的H2+离子束流轨迹，下端的是核质比最小的离子He+离子束流轨迹。

需要说明的是，离子束流在第一电磁场结构11和第二电磁场结构12中间有横向速度，调节间距可以调节离子分离的距离，间距越大，离子束流横向位移越大，分离越彻底；同时间距也需要避免设置过小，因为间距过小不仅无法完全分离离子束流，还容易导致第一电磁场结构11和第二电磁场结构12之间的电磁场相互干扰。

在一个实施例中，第一磁场结构112包括分设于第一正电势极板111a和第一负电势极板111b两侧的第一永磁体；其中，第一永磁体的N极和S极分设于第一正电势极板111a和第一负电势极板111b两侧，用于产生恒定的磁场；第二磁场结构122包括分设于第二正电势极板121a和第二负电势极板121b两侧的第二永磁体；其中，第二永磁体的N极和S极分设于第二正电势极板121a和第二负电势极板121b两侧，用于产生恒定的磁场。

上述实施例中，第一磁场结构112和第二磁场结构122采用永磁体，可以减小设备成本，所需的电场和磁场大小固定，易于控制。

在另一个实施例中，第一磁场结构112包括分设于第一正电势极板111a和第一负电势极板111b两侧的第一电磁铁；其中，第一电磁铁的N极和S极分设于第一正电势极板111a和第一负电势极板111b两侧，用于产生可控的磁场；第二磁场结构122包括分设于第二正电势极板121a和第二负电势极板121b两侧的第二电磁铁；其中，第二电磁铁的N极和S极分设于第二正电势极板121a和第二负电势极板121b两侧，用于产生可控的磁场。

上述实施例中，第一磁场结构112和第二磁场结构122采用电磁铁，可以产生方向和大小可控的磁场，从而可以结合电场的电势，组合出不同的电场力和洛伦兹力，能够根据不同离子进行适应性设计，适用场景更广。

本申请的离子分离器10，可以将离子源01产生的多种不同核质比的离子分离成不同运动轨迹的离子束流，分离后的离子束流为平行且同轴状态，由此可以过滤出不需要的离子，且便于同轴传输和加速。

下面阐述离子同轴传输束线的实施例。

本实施例的离子同轴传输束线02，主要作用是同时产生、同轴加速多种离子源01束流，如满足氢和氦的注入深度一致条件下，将离子源01产生的H+、H2+、He+离子束流进行分离后，过滤不需要的离子束流，然后再合并到一条离子束流并进行同轴加速输出；结合图1所示，本实施例的离子同轴传输束线主要包括离子分离器1010和离子合束器20；其中，离子分离器1010用于将不同离子束进行分离成多个同轴平行传输的离子束流；离子合束器20用于通过将同轴平行传输的离子束流合并成同轴传输的离子束流。

参考图3所示，图3是一个示例的离子合束器示意图，对于离子合束器20，可以包括串联连接的第三电磁场结构23和第四电磁场结构24；其中，第三电磁场结构23与第四电磁场结构24的电场和磁场相反，如图3中，相邻的第二电磁场结构12与第三电磁场结构23电场和磁场相同。

如图3所示，第三电磁场结构23包括第三电场结构231和第三磁场结构232；第四电磁场结构24包括第四电场结构241和第四磁场结构242，第三电场结构231包括平行设置的第三正电势极板231a和第三负电势极板231b；第三磁场结构232设置在第三正电势极板231a和第三负电势极板231b的两侧；第三正电势极板231a与第三负电势极板231b形成电场，对穿过的离子产生电场力；第三磁场结构232用于产生垂直于所述电场方向的磁场；相应的，第四电场结构241包括平行设置的第四正电势极板241a和第四负电势极板241b；第四磁场结构242设置在第四正电势极板241a和第四负电势极板241b的两侧；第四正电势极板241a与第四负电势极板241b形成电场，对穿过的离子产生电场力；第四磁场结构242用于产生垂直于电场方向的磁场；第三电场结构231与第四电场结构241的电场方向相反，第三磁场结构232与第四磁场结构242的磁场方向相反；

如图中，H+、H2+、He+离子束流进入第三电磁场结构23后，H2+离子受到的洛伦兹力与电场力抵消，漂移运动穿过；H+离子受到的洛伦兹力比电场力大，向磁场力方向加速偏移，即向下偏移；He+离子受到的电场力比洛伦兹力大，向电场力方向加速偏移，即向上偏移；在进入第四电磁场结构24后，H2+同样是漂移运动穿过，H+离子受到的洛伦兹力比电场力大，向磁场力方向加速偏移，即向上偏移，逐渐恢复同轴平行运行；He+离子受到的电场力比洛伦兹力大，向电场力方向加速偏移，即向下偏移，逐渐恢复同轴平行运行；由此，H+、H2+、He+离子束流在通过离子合束器20合并为同一个束流运动，从而实现了H+、H2+、He+离子束流合束。

如上述实施例中所指，为了满足氢和氦的注入深度一致条件下，将离子源01产生的H+、H2+、He+离子束流进行分离后，过滤H+离子束流，并将H2+、He+合并到一条离子束流进行同轴加速后输出；据此，如图4所示，图4是一个示例的离子同轴传输束线示意图，在离子分离器10将H+、H2+、He+离子束流进行分离后，滤除掉H+离子束流，然后将H2+、He+离子束流合并到一条离子束流进行同轴加速后输出。

为了滤除H+离子束流，本申请的离子同轴传输束线02在离子分离器10离子合束器20之间设置了卡束器30，用于在对离子束流分离后拦截掉不需要的离子，即H+离子束流；对于卡束器30，可以设计为接地的导体，实现电荷中和。

优选的，由于要过滤掉H+离子束流，而第一电磁场结构11、第二电磁场结构12、第三电磁场结构23和第四电磁场结构24是同轴的，据此，可以将轴线向下移动一定的距离，从而可以将电场更好的场区用于合束的H2+、He+离子束流，从而提升了束流合束效果。

在一个实施例中，如图4，本实施例的离子同轴传输束线02还可以包括设置于离子分离器10与离子合束器20之间的束诊腔40，用于安装离子分离器10、卡束器30以及离子合束器20，同时在束诊腔40内可以安装可移动的拦截式法拉第筒来测量束流流强，例如，在卡束器30后端安装可升降的法拉第筒来测量H+离子的流强。

进一步的，本实施例的离子同轴传输束线02还可以包括：设于离子合束器20之后的矫正电极50和加速装置60，其中，矫正电极50用于调整各个离子束流在相互垂直的两个方向上的运动状态，使得各个离子束流同轴平行传输；加速装置60用于对各个离子束流进行加速。

由于H2+、He+离子束流传输过程中，在两个方向产生了结构变化，在一个方向（竖直方向）上经过了电场和磁场对束流的分离，在另一个方向（垂直于纸面方向）上，是不受力的漂移段，通过矫正电极50可以调整两个方向的运动，便于后续传输过程中进行加速和聚焦。

加速装置60可以采用加速管进行加减能量，以使得离子束流达到所需能量，加速管可以采用多种形式，如均匀场或非均匀场，加速管所使用的加速电极圆盘片可以是垂直于离子运动方向，也可以防止打火击穿采用倾斜的加速电极圆盘片。

如上述各实施例，本申请的离子同轴传输束线具有束线长度短，体积小巧灵活的特点，而且满足氢和氦的注入深度一致，并可以实现两种离子束合并到一条束流线，同时同轴加速性能。

下面阐述离子束加速器的实施例。

参考图5所示，图5是一个实施例的离子束加速器示意图，该离子束加速器100主要包括离子源01，以及离子同轴传输束线02；其中，离子源01用于产生多种不同核质比的离子束流，比如核质比最大的H+离子束流、核质比居中的H2+离子束流以及核质比最小的He+离子束流；离子同轴传输束线02用于对离子束流进行同轴传输和加速后输出，作为实施例，离子同轴传输束线的具体结构及功能可以参考前面实施例，在此不再赘述。

对于离子源01，其是产生离子的部件，示例性的，离子源01可以采用ECR（电子回旋共振）源，包括微波机、弧腔、磁体、进气系统和引出系统等组成部分；工作中，弧腔中的部分自由电子在经过磁场等势面时做拉莫（Lamor）回旋运动，微波和被电离的中性气体同时进入等离子体弧腔中，当微波的馈入频率和电子在磁场中的拉莫回旋频率相等时，电子将发生共振并从微波中获得能量并与气体碰撞产生等离子体，等离子体经过引出系统产生一定能量的束流。

为了更好地传输引出的离子束，并防止地电极上的二次电子回流反轰离子源01，优选的，可以采用三电极引出系统，其中，等离子体电极与弧腔位于正高压，相对于高压平台有20kV的高压，抑制电极加载负电压，地电极处于地点位上。本实施例的离子源01可以产生多种离子，离子的比例可以通过通入不同种类的气体或者蒸发炉，调节进气量或者蒸发量来实现。

在一个实施例中，本实施例的离子束加速器100还可以包括：设于离子源01之后的第一聚焦元件03，以及设于离子同轴传输束线02之后的第二聚焦元件04；其中第一聚焦元件03用于约束离子束流的尺寸，使离子束流汇聚便于传输；第二聚焦元件04用于对离子同轴传输束线02输出的离子束流进行汇聚后输出。

在离子离开离子源01后，由于存在发射角度使得离子束流会发散，因此通过第一聚焦元件03可以约束束流的尺寸，使其汇聚以便后续束流的传输；同时，离子束流经过传输后也会发散，因此通过第二聚焦元件04改变离子束流的束斑大小然后进行输出；对于第一聚焦元件03和第二聚焦元件04，可以是单透镜，圆筒型或圆片型都可以或者三元四级透镜组等。

本实施例的离子束加速器100，可以同时产生、加速，并能同轴传输和注入多种离子束，如在满足氢和氦的注入深度一致条件下，实现加速和注入H2+、He+离子束流的目的。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种离子分离器，其特征在于，包括：同轴连接的第一电磁场结构和第二电磁场结构；其中，所述第一电磁场结构包括第一电场结构和第一磁场结构；所述第二电磁场结构包括第二电场结构和第二磁场结构；

所述第一电场结构包括平行设置的第一正电势极板和第一负电势极板；所述第一磁场结构设置在第一正电势极板和第一负电势极板的两侧；所述第一正电势极板与第一负电势极板形成电场，对穿过的离子产生电场力；所述第一磁场结构用于产生垂直于所述电场方向的磁场，对穿过的离子产生洛伦兹力力；

所述第二电场结构包括平行设置的第二正电势极板和第二负电势极板；所述第二磁场结构设置在第二正电势极板和第二负电势极板的两侧；所述第二正电势极板与第二负电势极板形成电场，对穿过的离子产生电场力；所述第二磁场结构用于产生垂直于所述电场方向的磁场，对穿过的离子产生洛伦兹力力；

所述第一电场结构与第二电场结构的电场方向相反，所述第一磁场结构与第二磁场结构的磁场方向相反；

将包含有多种类型离子的离子束流输入第一电磁场结构，第一电磁场结构使得各种离子束流分离，相互分离的离子束流进入第二电磁场结构，第一电磁场结构将各个离子束流调整为同轴的平行运动状态。

2.根据权利要求1所述的离子分离器，其特征在于，所述第一磁场结构包括分设于第一正电势极板和第一负电势极板两侧的第一永磁体或第一电磁铁；其中，所述第一永磁体或第一电磁铁的N极和S极分设于第一正电势极板和第一负电势极板两侧；

所述第二磁场结构包括分设于第二正电势极板和第二负电势极板两侧的第二永磁体或第二电磁铁；其中，所述第二永磁体或第一电磁铁的N极和S极分设于第二正电势极板和第二负电势极板两侧。

3.一种离子同轴传输束线，其特征在于，包括：权利要求1或2所述的离子分离器和离子合束器；

所述离子分离器，用于将不同离子束进行分离成多个同轴平行传输的离子束流；

所述离子合束器，用于通过将所述同轴平行传输的离子束流合并成同轴传输的离子束流。

4.根据权利要求3所述的离子同轴传输束线，其特征在于，还包括：设于离子分离器离子合束器之间的卡束器，用于在对离子束流分离后拦截掉不需要的离子。

5.根据权利要求4所述的离子同轴传输束线，其特征在于，还包括：设置于离子分离器与离子合束器之间的束诊腔，用于安装所述离子分离器、卡束器以及离子合束器。

6.根据权利要求4所述的离子同轴传输束线，其特征在于，还包括：设于所述离子合束器之后的矫正电极，用于调整各个离子束流在相互垂直的两个方向上的运动状态，使得各个离子束流同轴平行传输。

7.根据权利要求6所述的离子同轴传输束线，其特征在于，还包括：设于所述矫正电极之后的加速装置，用于对各个离子束流进行加速。

8.根据权利要求3-7任一项所述的离子同轴传输束线，其特征在于，所述离子合束器包括串联连接的第三电磁场结构和第四电磁场结构；其中，所述第三电磁场结构与第二电磁场结构的电场和磁场相同，所述第四电磁场结构与第三电磁场结构电场和磁场相反。

9.一种离子束加速器，其特征在于，包括：离子源以及权利要求3-8任一项所述的离子同轴传输束线；

所述离子源，用于产生多种不同核质比的离子束流；

所述离子同轴传输束线，用于对所述离子束流进行同轴传输和加速后输出。

10.根据权利要求9所述的离子束加速器，其特征在于，还包括：设于所述离子源之后的第一聚焦元件，以及设于所述离子同轴传输束线之后的第二聚焦元件；其中，

所述第一聚焦元件，用于约束离子束流的尺寸，使离子束流汇聚便于传输；

所述第二聚焦元件，用于对离子同轴传输束线输出的离子束流进行汇聚后输出。

Images