CN2415436Y - 重离子辐照装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种重离子辐照装置,它包括束流散焦装置、束流扩展腔和辐照真空室,束流散焦装置是由一组同轴依次布置的结构相同、磁极极性排列顺序也相同的磁四极透镜组成,而且相邻的两磁四极透镜的磁极间距为10～15cm,束流扩展腔呈喇叭口形,张角为10°～15°,其上游端紧靠最末一磁四极透镜,其下游端与辐照真空室连接。利用本装置所获得的散焦离子束均匀度好于90%,节省设备建造费和耗电量,可用于重离子辐照领域的各项工作。
Description
本实用新型属于一种辐照装置，具体涉及一种具有重离子束流散焦装置的辐照装置。
通常，利用加速器加速的离子束进行辐照工作时，如用质子束辐照电力半导体器件，以改进其性能；用重离子束辐照PC膜或PET膜来制造各种用途的核孔膜等，为了得到具有一定大小束斑和流强的均匀束流，需要在加速器束流管道上安装电或磁两维扫描装置。这种电磁扫描装置对能量越大、越重的离子束要求扫描装置的电源功率越大，磁场强度越强，电源功率要几千瓦到几十千瓦，磁场强度峰值达0．5泰斯拉。为了得到较好的束流均匀度，如80％～90％以上，扫描电源的扫描频率一般需要1～1．5KHz。这些要求均给扫描设备的设计制造增加很大困难，而且设备也比较庞大，制造费用高，运行用电量大。
本实用新型的目的是设计一种具有一定大小束班和流强的，束流均匀度好的，设备结构简单，费用少的重离子辐照装置。
本实用新型是依据离子束在磁四极透镜中聚散焦原理设计的。通常，安装在加速器束流传输线上的磁四极透镜是用来给被加速的带电粒子聚焦的，根据电磁相互作用的劳伦兹定律，磁四极透镜对带电粒子在xy平面上的聚焦作用只能在一个方向(x或y方向)上发生，而在另一方向(y或x方向)上则是散焦。因此，在加速器束流传输线上采用两个或多个磁四极透镜，调节励磁电流，使前一个磁四极透镜对通过的重离子产生一方向聚焦，使后一磁四极透镜产生另一方向聚焦，这样在重离子漂移一段距离后即能得到在x和y方向上都能聚焦的束斑。如果改变通常用于聚焦的励磁电流方向，使所有磁四极透镜均在同一方向上产生散焦，那么具有一定横截面的离子束流通过这些磁四极透镜后则能得到一束沿聚焦方向只有一定宽度，而沿散焦方向却具有一定长度的长椭圆形的均匀散焦束斑。如果在进行辐照加工时，再使被辐照物体沿聚焦方向(x或y方向)以一定的匀速运动，就可以得到一定剂量的均匀重离子辐照。
具体说，本实用新型是这样实现的：一种重离子辐照装置，它包括辐照真空室，同时，它还包括重离子束流散焦装置和重离子束流扩展腔，所说的重离子束流散焦装置是由一组同轴依次布置的结构相同、磁极极性排列顺序也相同的磁四极透镜组成，而相邻的两磁四极透镜的磁极间距为10～15cm，所说的重离子束流扩展腔呈喇叭口形，其张角为100～150，重离子束流扩展腔的上游端紧靠最末尾一磁四极透镜，其下游端与辐照真空室连接。
本实用新型的优点是其重离子束流散焦装置能获得散焦离子束的均匀度好于90％，与电磁扫描装置获得的散焦离子束均匀度相仿，但其结构简单、方便易行，可节省大量设备建造费和耗电量。
现结合附图和实施例对本实用新型做具体描述：
图1为重离子辐照装置结构示意图；
图2为磁四极透镜横断面剖面图；
图3为磁极与励磁线圈相对位置图。
如图1所示，一种重离子辐照装置，它包括重离子束流散焦装置、重离子束流扩展腔3和辐照真空室4。重离子束流散焦装置是由一组同轴依次布置的结构相同、励磁电流方向也相同致使磁极极性排列顺序相同的磁四极透镜1、2……组成，而且相邻的两磁四极透镜的磁极间距为10～15cm。所说的重离子束流扩展腔3呈喇叭口形，其张角为100～150，其上游端紧靠最末尾一磁四极透镜，其下游端与辐照真空室4连成一体。
重离子束流散焦装置中所用的磁四极透镜个数可根据设计需要选择，原则上个数越多对重离子束流散焦效果越好，但要增加设备费用，如选用一个磁四极透镜的话就需要较长的重离子束流扩展腔与其配合，所以采用两个磁四极透镜既能获得较好的散焦效果，也不需要太长的束流扩散腔与其配合。相邻的两磁四极透镜的磁极间距为10～15cm是因为如小于10cm则小于两磁四极透镜相邻端磁扼骨架长度和而不能依次安装，如间距大于15cm，有可能会使后一个磁四极透镜不能完全接收来自前一磁四极透镜散焦的重离子束流。重离子束流扩展腔主要作用是为了接收经散焦后的重离子束流经扩展后导入辐照真空室。其上游端与最末一磁四极透镜端部靠得越近越好。
在本实施例中，采用两个磁四极透镜1和2同轴依次布置组成重离子束流散焦装置，每个磁四极透镜中四个磁极排列顺序相同，而且四个磁极的内切圆13直径均为Φ=7．6cm，每个磁极11的纵向长度均为L=20～30cm(见图2和图3)，图2中12为线圈。磁四极透镜1和2的磁极间距为10cm。后一个磁四极透镜2的磁极与重离子扩展腔3的距离为4cm。
使用时，将所有磁四极透镜1和2、束流扩展腔3和辐照真空室4均安装在加速器的重离子束流传输线上，当给磁四极透镜的励磁电流为I=30A时，其磁场梯度为1000高斯／厘米，加速器加速140Mev的32S+13离子束，通过调节注入流强、xy导向器、匹配透镜电压等其他光学参数，则在靶位上能得到束流截面大于300mm×30mm的均匀束斑，束流均匀度好于90％，匀速移动被辐照物体，可以得到103～109粒子／厘米2的辐照剂量。本辐照装置可用于重离子辐照领域的各项工作。
Claims (2)
1．一种重离子辐照装置，它包括辐照真空室(4)，其特征在于：它还包括重离子束流散焦装置和重离子束流扩展腔(3)，所说的重离子束流散焦装置是由一组同轴依次布置的结构相同、磁极极性排列顺序也相同的磁四极透镜(1)、(2)……组成，而相邻的两磁四极透镜的磁极间距为10～15cm，所说的重离子束流扩展腔(3)呈喇叭口形，其张角为100～150，其上游端紧靠最末一磁四极透镜，其下游端与辐照真空室(4)相连。
2．根据权利要求1所说的一种重离子辐照装置，其特征在于：所说的重离子束流散焦装置是由两个同轴先后布置的结构相同、磁极极性排列顺序也相同的磁四极透镜(1)和(2)组成，而且相邻的磁四极透镜(1)和(2)的磁极间距为10cm，它们的四个磁极内切圆(13)直径均为Φ=7．6cm，每个磁极纵向长度均为L=20～30cm，后一个磁四极透镜(2)的磁极与重离子束扩展腔(3)上游端间距为4cm。
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