一种用于电子回转共振的离子源制造技术

一种用于电子回转共振的离子源。本发明专利技术提供一种用于电子回旋共振的离子源。本发明专利技术方法，包括：将微波源的能量馈入真空腔室内的波导管、将需要离子化的气体源材料导入真空腔室的气体源管路、将需要离子化的固体源材料导入真空腔室的固体源管路、锥形铁、偏压盘和冷却波导管、锥形铁和偏压盘的水冷机构；锥形铁位于安装法兰和偏压盘之间，且锥形铁的锥形端靠近偏压盘，偏压盘通过螺钉固接于锥形铁；波导管、气体源管路、固体源管路分别穿过安装法兰、锥形铁、偏压盘伸入真空腔室中，安装法兰上还设有真空同轴电压端子，通过导线给偏压盘施加电压。本发明专利技术可通过波导管导入不同频率的微波，产生高电荷态离子；设置气体源管路和固体源管路，实现对多种元素的离子化。

An ion source for electronic rotary resonance

An ion source used for electronic gyration resonance. The present invention provides an ion source for electron cyclotron resonance. The method of the invention includes: feeding the energy of the microwave source into the waveguide tube in the vacuum chamber, introducing the ionized gas source material into the gas source pipeline of the vacuum chamber, introducing the ionized solid source material into the solid source line of the vacuum chamber, the conical iron, the bias plate and the cooling waveguide tube, the cone iron and the bias plate. The conical iron is located between the mounting flange and the bias plate, and the conical end of the conical iron is close to the bias plate. The bias plate is fixed to the tapered iron through screws; the waveguide tube, the gas source pipeline and the solid source pipe are penetrates into the vacuum chamber through the mounting flange, the conical iron and the bias plate, and the installation flange is also equipped with a vacuum. The coaxial voltage terminal applies voltage to the bias plate through the wire. The invention can introduce the microwave of different frequencies through the waveguide tube, produce high charge state ion, set the gas source pipeline and the solid source pipeline, and realize the ionization of various elements.

【技术实现步骤摘要】
一种用于电子回转共振的离子源
本专利技术涉及一种离子源，尤其涉及一种用于电子回转共振的离子源。
技术介绍
电子回旋共振离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。它是各种类型的离子加速器、电磁同位素分离器、离子注入机、离子推进器等设备的不可缺少的组成部分。电子回旋共振离子源最早是由法国的Geller等在上世纪60年代末研制成功，早期电子回旋共振离子源因消耗功率巨大，限制了它的实际应用。后来在法国的Grennoble和美国的Berkeley实验室采用了永磁技术，性能大大提高，先后在离子注入、等离子体物理、微细加工技术、金刚石薄膜制备和化学气相沉积等许多领域得到了广泛的应用。中国科学院近代物理研究所上世纪90年代初从法国引进了第一台高电荷态电子回旋共振离子源，在此基础上，已研制出具有多台先进水平的电子回旋共振离子源，但是涉及大型的离子源占绝大多数,小型化的则寥寥无几，且现有技术可离子化种类单一、构件损坏后不能及时维护，造成了很大的不便。
技术实现思路
根据上述提出的技术问题，而提供一种用于电子回旋共振的离子源。本专利技术可通过波导管导入不同频率的微波，产生高电荷态离子；设置气体源管路和固体源管路，实现对多种元素的离子化。本专利技术采用的技术手段如下：一种用于电子回旋共振的离子源，包括：将微波源的能量馈入真空腔室内的波导管、将需要离子化的气体源材料导入真空腔室的气体源管路、将需要离子化的固体源材料导入真空腔室的固体源管路、锥形铁、偏压盘和冷却所述波导管、锥形铁和偏压盘的水冷机构；所述锥形铁位于所述安装法兰和所述偏压盘之间，且所述锥形铁的锥形端靠近所述偏压盘，扁平端靠近所述安装法兰，所述偏压盘通过螺钉固接于所述锥形铁；所述波导管一端连接微波源，另一端依次穿过安装法兰、所述锥形铁、所述偏压盘伸入真空腔室中，所述波导管与安装法兰固接，所述波导管与所述锥形铁和所述偏压盘之间留有间隙；所述气体源管路依次穿过所述安装法兰、所述锥形铁、所述偏压盘伸入真空腔室中，所述气体源管路与所述安装法兰和所述锥形铁固接，所述气体源管路与所述偏压盘之间留有间隙；所述固体源管路依次穿过所述安装法兰、所述锥形铁、所述偏压盘伸入真空腔室中，所述固体源管路与所述安装法兰和所述锥形铁固接，所述固体源管路与所述偏压盘之间留有间隙；所述安装法兰上还设有真空同轴电压端子，通过导线给偏压盘施加电压。进一步地，所述水冷机构包括冷却水管和绝缘贯通件，所述冷却水管通过绝缘贯通件分成绝缘的前段和后段，所述冷却水管的后段固接于所述安装法兰，所述冷却水管的前段包括穿过锥形铁与所述偏压盘连接的主路和穿过所述锥形铁扁平端开设的凹槽与波导管相连的支路。进一步地，所述真空同轴电压端子与刀口法兰连接，所述导线通过接线柱固定在冷却水管前段。进一步地，所述波导管为矩形波导管。进一步地，所述矩形波导管一侧开设圆形孔。进一步地，所述偏压盘与所述锥形铁连接的螺钉上设有绝缘装置，所述绝缘装置包括分别设于所述偏压盘两侧的绝缘陶瓷Ⅰ和绝缘陶瓷Ⅱ，所述绝缘陶瓷Ⅰ与螺钉的端部之间还设有挡片；所述冷却水管前段与锥形铁之间设有绝缘装置，所述绝缘装置为绝缘陶瓷Ⅲ，所述绝缘陶瓷Ⅲ通过螺钉紧定。进一步地，所述固体源管路端部还固接有接口法兰。进一步地，所述波导管与所述安装法兰通过真空钎焊固定，所述气体源管路两端与所述安装法兰和所述锥形铁通过氩弧焊固定，所述固体源管路两端与安装法兰和锥形铁通过氩弧焊固定，所述冷却水管与安装法兰通过氩弧焊固定，所述冷却水管与所述锥形铁以及所述波导管之间通过真空钎焊固定。与现有离子源技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术可以与不同频率的微波源连接，将微波能量馈入真空腔室内，源材料经气体源管路或者固体源管路导入真空腔室内，微波激发物质原子，产生高电荷态离子。2、本专利技术有偏压盘将离子源引出，偏压盘偏正电压，对离子源有排斥作用。偏压盘可以独立施加电压，针对不同的需求，调节离子能量，使用方便。3、在微波离子源工作过程中，电子的能量很高，若内部热量不能及时导出，在电子束的轰击下很容易因为过热而开裂或蒸发，造成构件的损坏，导致离子源不能正常工作。因此充分可靠的水冷机构极其重要，本专利技术的水冷机构是双层水冷。进水管将冷却水直接通入偏压盘上，冷却水流经矩形波导管和偏压盘，然后从出水管流出，同时降低矩形波导管、偏压板与锥形铁的温度。水管中的绝缘贯通件可以使偏压盘与后端水管绝缘。这样的水冷构造可以使设备在使用过程中保持较低的温度，从而可以在真空中稳定运行。4、本专利技术的锥形铁处于轴向中心位置，受外界磁铁作用而磁化，共同束缚并产生高密度的等离子体。锥形铁采用锥形设计，目的是金属材料具有良好的导热性，将伸入真空腔室的一端做成锥形是增大了接触面积，有利于快速的散热。5、本专利技术使用范围广泛，设置气体源管路和固体源管路，实现对多种元素的离子化。6、本专利技术有束流密度高、可离子化种类多、高电荷态、结构紧凑、维护方便等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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为离子源结构示意图。图2为离子源结构示意图(二)。图3为离子源主视图。图4为离子源侧视图。图5为离子源俯视图。图6为离子源水冷机构示意图。图7为锥形铁结构示意图。图8为偏压盘结构示意图。图中：1、波导管，2、气体源管路，3、固体源管路，4、锥形铁，5、偏压盘，6、冷却水管，7、绝缘贯通件，8、真空同轴电压端子，9、导线，10、接线柱，11、绝缘陶瓷Ⅰ，12、绝缘陶瓷Ⅱ，13、绝缘陶瓷Ⅲ，14、安装法兰，15、刀口法兰，16、接口法兰。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。如图1-图5所示：将本专利申请的离子源安装到真空腔室上，腔室外周设置强磁场。具有一定频率ωRF的微波由微波源产生，经矩形波导管1传输馈入真空腔室内，激发等离子体放电。当电子在外界磁场作用下的回旋角频率ωB等于微波的频率ωRF时，电子发生回旋共振，从微波中吸收能量而形成高能电子。一种用于电子回旋共振的离子源，包括：将微波源的能量馈入真空腔室内的波导管1、将需要离子化的气体源材料导入真空腔室的气体源管路2、将需要离子化的固体源材料导入真空腔室的固体源管路3、锥形铁4(如图7)、偏压盘5(如图8)和冷却所述波导管、锥形铁和偏压盘的水冷机构；所述锥形铁4位于所述安装法兰14和所述偏压盘5之间，且所述锥形铁4的锥形端靠近所述偏压盘5，扁平端靠近所述安装法兰14，所述偏压盘5通过螺钉固接于所述锥形铁4；所述锥形铁4处于轴向中心位置，受外界磁铁作用而磁化，共同束缚并产生高密度的等离子体。所述波导管1一端连接微波源，另一端依次穿过安装法兰14、所述锥形铁4、所述偏压盘5伸入真空腔室中，所述波导管1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电子回旋共振的离子源，其特征在于，包括：将微波源的能量馈入真空腔室内的波导管、将需要离子化的气体源材料导入真空腔室的气体源管路、将需要离子化的固体源材料导入真空腔室的固体源管路、锥形铁、偏压盘和冷却所述波导管、锥形铁和偏压盘的水冷机构；所述锥形铁位于所述安装法兰和所述偏压盘之间，且所述锥形铁的锥形端靠近所述偏压盘，扁平端靠近所述安装法兰，所述偏压盘通过螺钉固接于所述锥形铁；所述波导管一端连接微波源，另一端依次穿过安装法兰、所述锥形铁、所述偏压盘伸入真空腔室中，所述波导管与安装法兰固接，所述波导管与所述锥形铁和所述偏压盘之间留有间隙；所述气体源管路依次穿过所述安装法兰、所述锥形铁、所述偏压盘伸入真空腔室中，所述气体源管路与所述安装法兰和所述锥形铁固接，所述气体源管路与所述偏压盘之间留有间隙；所述固体源管路依次穿过所述安装法兰、所述锥形铁、所述偏压盘伸入真空腔室中，所述固体源管路与所述安装法兰和所述锥形铁固接，所述固体源管路与所述偏压盘之间留有间隙；所述安装法兰上还设有真空同轴电压端子，通过导线给偏压盘施加电压。

【技术特征摘要】
1.一种用于电子回旋共振的离子源，其特征在于，包括：将微波源的能量馈入真空腔室内的波导管、将需要离子化的气体源材料导入真空腔室的气体源管路、将需要离子化的固体源材料导入真空腔室的固体源管路、锥形铁、偏压盘和冷却所述波导管、锥形铁和偏压盘的水冷机构；所述锥形铁位于所述安装法兰和所述偏压盘之间，且所述锥形铁的锥形端靠近所述偏压盘，扁平端靠近所述安装法兰，所述偏压盘通过螺钉固接于所述锥形铁；所述波导管一端连接微波源，另一端依次穿过安装法兰、所述锥形铁、所述偏压盘伸入真空腔室中，所述波导管与安装法兰固接，所述波导管与所述锥形铁和所述偏压盘之间留有间隙；所述气体源管路依次穿过所述安装法兰、所述锥形铁、所述偏压盘伸入真空腔室中，所述气体源管路与所述安装法兰和所述锥形铁固接，所述气体源管路与所述偏压盘之间留有间隙；所述固体源管路依次穿过所述安装法兰、所述锥形铁、所述偏压盘伸入真空腔室中，所述固体源管路与所述安装法兰和所述锥形铁固接，所述固体源管路与所述偏压盘之间留有间隙；所述安装法兰上还设有真空同轴电压端子，通过导线给偏压盘施加电压。2.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于，所述水冷机构包括冷却水管和绝缘贯通件，所述冷却水管通过绝缘贯通件分成绝缘的前段和后段，所述冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭方准，石晓倩，于荣环，董华军，臧侃，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21