一种离子束的传输系统技术方案

本发明专利技术提供的一种离子束的传输系统，所述传输系统包括：离子源、第一真空腔室及第二真空腔室通过真空管道依次连接；第一组合螺线管设置在离子源与第一真空腔室之间；四象限限束探针设置在第一真空腔室上；双向校正磁铁设置在第一真空腔室与第二真空腔室之间；第二组合螺线管设置在双向校正磁铁与第二真空腔室之间；第一组合螺线管及第二组合螺线管用于对离子束流聚焦和控制离子束流的方向；四象限限束探针用于控制所述离子束流的流强、尺寸及形状。该传输系统对1mA～1A量级强流离子束的传输能力强，并可以改善离子束流品质，进而使强流离子束流能顺利进入后端加速系统进行加速。

Ion beam transmission system

An ion beam transmission system provided by the invention comprises the transmission system: ion source, a first vacuum chamber and a two vacuum chamber are connected sequentially by vacuum pipe; the first solenoid is arranged between the combined ion source and a first vacuum chamber; four quadrant beam limiting probe is arranged in the first vacuum chamber; bidirectional correction magnet the vacuum chamber is disposed between the first and second vacuum chamber; second solenoid combination is arranged between the two-way correction magnet and second vacuum chamber; the first combination and two combination of solenoid solenoid for ion beam focusing and ion beam direction; four quadrant beam limiting probe for controlling the ion beam current intensity, size and shape. The transmission system has a strong transmission capability of 1mA ~ 1A high current ion beam, and can improve the quality of ion beam flow, thus enabling the high current ion beam to flow smoothly into the back-end acceleration system.

【技术实现步骤摘要】
一种离子束的传输系统
本专利技术涉及核能
，更具体地说，尤其涉及一种离子束的传输系统。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，通过将一定能量的硼、磷或其它元素的离子注入至半导体材料中，形成掺杂，并通过离子束的能量和流强分别控制掺杂的深度和浓度，代替了原有的扩散工艺，成为了半导体大规模集成电路生产的重要环节。离子注入在金属材料的改性方面有重要应用，通过在金属材料中注入特定浓度的某些元素，可以提高金属的硬度、抗腐蚀性能和抗疲劳强度，降低金属的磨损率。并且，利用一定能量的离子与物质相互作用，发生弹性散射，非弹性散射和核反应，通过探测产生的反冲粒子，可以确定有关该物质的组分、结构和状态等信息。其中，较低能量的离子束广泛应用于工业加工，如离子减薄、离子抛光、离子束刻蚀及离子束溅射沉积薄膜等，需要说明的是，加速器是产生离子束的必备设备。离子束低能传输系统用于产生强流离子束并改善离子束流品质，以便顺利传输至后端加速系统或靶系统，同时满足后端加速系统或靶系统对离子束流品质的要求。该离子束低能传输系统主要用于离子加速器的低能传输段，也可用于工业离子镀膜和金属材料改性的离子注入机，还可以用于离子加速器医学治疗的离子束注入系统。例如，离子束低能传输系统用于加速器型氘氚聚变中子源的低能传输段，该氘氚聚变中子源通过离子束低能传输系统产生强流氘离子束并将该强流氘离子束传输至后端高压静电加速管进行加速，然后轰击氚靶发生氘氚聚变反应，产生能量为14.1MeV的聚变中子。产生的中子可以真实模拟未来聚变堆内的中子环境，经过慢化的中子也可以用于模拟裂变核反应堆和未来其他先进反应堆堆内的中子环境，同时也可以在核医学与放射治疗、核测井与探矿、同位素生产和中子照相等国民经济和人们生活直接相关的领域实现研究应用。但是，在现有技术中，已有的离子束低能传输系统通常只包括螺线管透镜和真空腔室，该螺线管透镜只具备对离子束流聚焦的能力，对离子束流品质改善手段较少，且对1mA～1A量级强流离子束的传输能力较差，进而无法使强流离子束流顺利的进入后端加速系统进行加速。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种离子束的传输系统，对1mA～1A量级强流离子束的传输能力强，并可以改善离子束流品质，进而使强流离子束流能顺利进入后端加速系统进行加速。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种离子束的传输系统，所述传输系统包括：离子源、第一组合螺线管、第一真空腔室、四象限限束探针、双向校正磁铁、第二组合螺线管及第二真空腔室；其中，所述离子源、所述第一真空腔室及所述第二真空腔室通过真空管道依次连接；所述第一组合螺线管设置在所述离子源与所述第一真空腔室之间；所述四象限限束探针设置在所述第一真空腔室上；所述双向校正磁铁设置在所述第一真空腔室与所述第二真空腔室之间；所述第二组合螺线管设置在所述双向校正磁铁与所述第二真空腔室之间；所述第一组合螺线管及所述第二组合螺线管用于对离子束流聚焦和控制离子束流的方向；所述四象限限束探针用于控制所述离子束流的流强、尺寸及形状。优选的，在上述传输系统中，所述第一组合螺线管设置在所述离子源与所述第一真空腔室之间包括：所述第一组合螺线管的中心设置有第一通孔，所述第一通孔与所述真空管道相匹配；所述第一组合螺线管通过所述第一通孔安装在所述离子源与所述第一真空腔室之间的真空管道上。优选的，在上述传输系统中，所述第二组合螺线管设置在所述双向校正磁铁与所述第二真空腔室之间包括：所述第二组合螺线管的中心设置有第二通孔，所述第二通孔与所述真空管道相匹配；所述第二组合螺线管通过所述第二通孔安装在所述双向校正磁铁与所述第二真空腔室之间的真空管道上。优选的，在上述传输系统中，所述第一组合螺线管包括：螺线管线圈、双向校正磁铁线圈及磁厄回路；所述第二组合螺线管包括：所述螺线管线圈、所述双向校正磁铁线圈及所述磁厄回路。优选的，在上述传输系统中，所述第一组合螺线管及所述第二组合螺线管用于对离子束流聚焦和控制离子束流的方向包括：所述螺线管线圈用于对所述离子束流聚焦；所述双向校正磁铁线圈用于控制所述离子束流在水平方向和垂直方向的偏移量；所述磁厄回路用于固定所述螺线管线圈及所述双向校正磁铁线圈并增强所述螺线管线圈及所述双向校正磁铁线圈的磁性。优选的，在上述传输系统中，所述四象限限束探针设置在所述第一真空腔室上包括：所述四象限限束探针包括：四个限束探针；所述四个限束探针任意一个限束探针包括：电机驱动机构、真空法兰、伸缩连接杆及挡束测量板；所述四个限束探针通过所述真空法兰安装在所述第一真空腔室上，且所述四个限束探针在所述离子束流垂直面上任意两个限束探针之间成90°；所述四个限束探针相对设置的两个限束探针为一组限束探针。优选的，在上述传输系统中，所述四象限限束探针用于控制所述离子束流的流强、尺寸及形状包括：所述电机驱动机构控制所述一组限束探针中相对设置的两个限束探针的挡束测量板之间的距离；当所述一组限束探针中相对设置的两个限束探针的挡束测量板之间的距离减小时，所述离子束流的流强减小；当所述一组限束探针中相对设置的两个限束探针的挡束测量板之间的距离增大时，所述离子束流的流强增大；当所述一组限束探针中相对设置的两个限束探针的挡束测量板之间的距离减小或增大时，所述离子束流的尺寸及形状进行相应的改变。优选的，在上述传输系统中，所述离子源用于产生1mA～1A量级的强流离子束。优选的，在上述传输系统中，所述真空管道包括：制冷结构，所述制冷结构用于对所述真空管道进行降温。通过上述描述可知，本专利技术提供的一种离子束的传输系统，所述传输系统包括：离子源、第一组合螺线管、第一真空腔室、四象限限束探针、双向校正磁铁、第二组合螺线管及第二真空腔室；其中，所述离子源、所述第一真空腔室及所述第二真空腔室通过真空管道依次连接；所述第一组合螺线管设置在所述离子源与所述第一真空腔室之间；所述四象限限束探针设置在所述第一真空腔室上；所述双向校正磁铁设置在所述第一真空腔室与所述第二真空腔室之间；所述第二组合螺线管设置在所述双向校正磁铁与所述第二真空腔室之间；所述第一组合螺线管及所述第二组合螺线管用于对离子束流聚焦和控制离子束流的方向；所述四象限限束探针用于控制所述离子束流的流强、尺寸及形状。与现有技术相比较，其一，本专利技术提供的一种离子束的传输系统通过第一组合螺线管和第二组合螺线管代替了现有技术中的螺线管透镜，现有技术中的螺线管透镜只具备对离子束流聚焦的能力，而本专利技术提供的第一组合螺线管及第二组合螺线管同时具备强流离子束流聚焦和控制离子束流方向的能力。其二，通过增加设置了四象限限束探针，可实现对离子束流流强、尺寸和形状的精确控制，提高了离子束低能传输系统对强流离子束品质的改善能力。因此，本专利技术提供的一种离子束的传输系统增强了对1mA～1A量级强流离子束的传输能力，且改善了离子束流品质，进而使强流离子束流能顺利进入后端加速系统进行加速。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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子束的传输系统，其特征在于，所述传输系统包括：离子源、第一组合螺线管、第一真空腔室、四象限限束探针、双向校正磁铁、第二组合螺线管及第二真空腔室；其中，所述离子源、所述第一真空腔室及所述第二真空腔室通过真空管道依次连接；所述第一组合螺线管设置在所述离子源与所述第一真空腔室之间；所述四象限限束探针设置在所述第一真空腔室上；所述双向校正磁铁设置在所述第一真空腔室与所述第二真空腔室之间；所述第二组合螺线管设置在所述双向校正磁铁与所述第二真空腔室之间；所述第一组合螺线管及所述第二组合螺线管用于对离子束流聚焦和控制离子束流的方向；所述四象限限束探针用于控制所述离子束流的流强、尺寸及形状。

【技术特征摘要】
1.一种离子束的传输系统，其特征在于，所述传输系统包括：离子源、第一组合螺线管、第一真空腔室、四象限限束探针、双向校正磁铁、第二组合螺线管及第二真空腔室；其中，所述离子源、所述第一真空腔室及所述第二真空腔室通过真空管道依次连接；所述第一组合螺线管设置在所述离子源与所述第一真空腔室之间；所述四象限限束探针设置在所述第一真空腔室上；所述双向校正磁铁设置在所述第一真空腔室与所述第二真空腔室之间；所述第二组合螺线管设置在所述双向校正磁铁与所述第二真空腔室之间；所述第一组合螺线管及所述第二组合螺线管用于对离子束流聚焦和控制离子束流的方向；所述四象限限束探针用于控制所述离子束流的流强、尺寸及形状。2.根据权利要求1所述的传输系统，其特征在于，所述第一组合螺线管设置在所述离子源与所述第一真空腔室之间包括：所述第一组合螺线管的中心设置有第一通孔，所述第一通孔与所述真空管道相匹配；所述第一组合螺线管通过所述第一通孔安装在所述离子源与所述第一真空腔室之间的真空管道上。3.根据权利要求1所述的传输系统，其特征在于，所述第二组合螺线管设置在所述双向校正磁铁与所述第二真空腔室之间包括：所述第二组合螺线管的中心设置有第二通孔，所述第二通孔与所述真空管道相匹配；所述第二组合螺线管通过所述第二通孔安装在所述双向校正磁铁与所述第二真空腔室之间的真空管道上。4.根据权利要求1所述的传输系统，其特征在于，所述第一组合螺线管包括：螺线管线圈、双向校正磁铁线圈及磁厄回路；所述第二组合螺线管包括：所述螺线管线圈、所述双向校正磁铁线圈及所述磁厄回路。5.根据权利要求4所述的传输系统，其特征在于，所述第一组合螺线...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宜灿，王永峰，王志刚，刘超，宋钢，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34