离子源制造技术

本申请的实施例提供一种离子源，包括：气化机构，用于将固态原料气化形成饱和蒸汽；分配机构，设置有至少一个气体入口和多个气体出口，气体入口与气化机构连接；多个等离子体生成机构，分别与气体出口连接，以接收来自气化机构的饱和蒸汽，等离子体生成机构形成有放电腔，饱和蒸汽能够在放电腔中电离形成等离子体；电子发射机构，电子发射机构能够向放电腔中发射电子，以使放电腔中的饱和蒸汽发生电离；以及引出机构，引出机构能够对放电腔中形成的等离子体施加电场，以将等离子体引出放电腔并形成离子束流。腔并形成离子束流。腔并形成离子束流。

【技术实现步骤摘要】
离子源


[0001]本申请涉及电磁装置
，具体涉及一种离子源。

技术介绍

[0002]同位素电磁分离器是对于同位素进行分离的主要设备，通过磁场对所形成的离子束流进行偏转以分离同位素。离子源用于为同位素电磁分离器提供离子束流，离子束流的强度直接影响到同位素电磁分离器的产能，相关技术中所提供的离子源所提供的离子束流的强度有限，限制了同位素电磁分离器的产能。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术中的所述以及其他方面的至少一种技术问题，本申请提供一种离子源。
[0004]本申请实施例提供一种离子源，用于提供离子束流，其包括：气化机构，用于将固态原料气化形成饱和蒸汽；分配机构，设置有至少一个气体入口和多个气体出口，所述气体入口与所述气化机构连接；多个等离子体生成机构，分别与所述气体出口连接，以接收来自所述气化机构的饱和蒸汽，所述等离子体生成机构形成有放电腔，饱和蒸汽能够在所述放电腔中电离形成等离子体；电子发射机构，所述电子发射机构能够向所述放电腔中发射电子，以使所述放电腔中的饱和蒸汽发生电离；以及引出机构，所述引出机构能够对所述放电腔中形成的等离子体施加电场，以将所述等离子体引出所述放电腔并形成离子束流。
[0005]本申请实施例提供的离子源能够提供强度更高的离子束流，从而有效提高同位素电磁分离器的产能。
附图说明
[0006]图1为根据本申请一个实施例的离子源的轴侧示意图；
[0007]图2为根据本申请一个实施例的离子源的俯视图；
[0008]图3为根据本申请一个实施例的离子源的剖视图；
[0009]图4为根据本申请另一个实施例的离子源的轴侧示意图；
[0010]图5为根据本申请一个实施例的分配机构的示意图；
[0011]图6为根据本申请一个实施例的分配机构的拆解示意图；
[0012]图7为根据本申请另一个实施例的分配机构示意图；
[0013]图8为根据本申请一个实施例的支撑机构的示意图；
[0014]图9为根据本申请另一个实施例的离子源的局部剖视图；
[0015]图10为根据本申请一个实施例的气化机构的结构示意图；
[0016]图11为根据本申请一个实施例的灯丝支撑结构的示意图。
具体实施方式
[0017]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请作进一步的详细说明。
[0018]本申请的实施例首先提供一种离子源，本申请所提供的离子源主要应用于为电磁分离器提供离子束流，当然，其也可以被应用于其他需要提供离子束流的应用场景中，例如被应用在离子加速器、质谱仪、电磁同位素分离器、离子注入机、离子束刻蚀装置、离子推进器以及受控聚变装置中的中性束注入器等设备中，对此不作限制。
[0019]离子源产生离子束流的基本原理是使固体原料加热形成饱和蒸汽，饱和蒸汽在电子的作用下发生电离形成等离子体，等离子体被引出后形成离子束流。相关技术中的离子源所提供的离子束流通常强度较低，影响其所在设备的工作效率。
[0020]为此，本申请的实施例提供了一种离子源，参照图1
‑
图3，本申请实施例体提供的离子源包括气化机构10、分配机构20、多个等离子体生成机构30、电子发射机构40以及引出机构50。
[0021]气化机构10用于使固态原料气化形成饱和蒸汽，此处的固态原料可以包括但不限于氯化铷(RbCl)等化合物，本领域技术人员可以采用本领域中熟知的任何合适的化合物来作为此处的固态原料，对此不作限制。气化机构10可以配置有合适的容器和加热设备，在实际使用过程中，可以将固态原料放置在容器中，并使用加热设备进行加热来使其气化形成饱和蒸汽。
[0022]分配机构20上设置有至少一个气体入口201和多个气体出口202，其中，气体入口201与气化机构10连接，而多个气体出口202分别与多个等离子体生成机构30连接，从而，气化机构10中的固态原料气化所形成的饱和蒸汽能够被分配机构20分配到多个等离子体生成机构30中。
[0023]每个等离子体生成机构30均形成有放电腔301，饱和蒸汽能够在该放电腔301中电离形成等离子体。电子发射机构40能够向放电腔301中发射电子，进入到放电腔301中的电子将会与饱和蒸汽发生碰撞，从而引发放电腔301中的饱和蒸汽发生电离而形成等离子体，放电腔301中所形成的等离子体能够在引出机构30施加的电场的作用下被引出放电腔301并形成离子束流。
[0024]尽管图1
‑
图3示出的实施例中均设置了两个等离子体生成机构30，然而本领域技术人员可以理解的是，可以根据实际情况来设置更多数量的等离子体生成机构30。每个等离子体生成机构30的具体结构可以参照本领域的相关技术，下文中的相关部分中也将会具体描述几种等离子体生成机构30的具体结构，在此不再赘述。
[0025]为了使得电子发射机构40能够向放电腔301中发射电子，等离子体生成机构30上可以设置有允许电子通过的结构，其可以与电子发射机构40的位置相对应，例如，图3中示出的实施例中，电子发射机构40设置在等离子体生成机构30的上方，与之对应的放电腔301的顶部设置有电子窗302，以使的电子发射机构40所发射的电子能够经由该电子窗302进入到放电腔301中。
[0026]电子发射机构40可以是相关技术中所提供的任何合适的能够发射电子的设备，例如，电子发射机构40可以是热阴极放电装置，其可以通过灯丝来对阴极进行加热来发射电子。下文中的相关部分也将会具体描述几种电子发射机构40的具体结构，在此不再赘述。
[0027]引出机构50可以向放电腔301中施加电场，来将放电腔301中的等离子体引出，在一些实施例中，引出机构50可以包括设置在等离子体生成机构30内部或者一侧的一个或多个引出电极，例如引出机构50可以包括设置在等离子体生成机构30的一个壁上的第一电极，设置在等离子体生成结构30一侧的第二电极和第三电极，第一电极可以具体设置在放电腔301形成有出口(引出缝)的一侧的壁内，第二电极和第三电极可以是电极板。
[0028]在一些实施例中，第二电极可以采用负电位，第三电极可以采用零电位，这样的设置方式一方面可阻止引出的离子束流的离子体中的电子被正电位吸引达到第二电极，以防止放电腔301过热损坏。另一方面是阻止引出的离子束流的等离子体中电子损失，有利于空间电荷补偿和离子束流的聚焦。这样有利于提高引出的离子束流的流强。
[0029]可以理解地，单个等离子体生成机构30所形成的放电腔301的大小是受到严格限制的，不合适的尺寸将会使得饱和蒸汽难以完成有效的电离而形成等离子体，这也是制约离子源形成的离子束流强度的主要因素之一。而本申请中在一个离子源中同时设置了多个等离子体生成机构30，并使用分配机构20将气化机构10中形成的饱和蒸汽分配到每个等离子体生成机构30中，从而，多个等离子体生成机构30能够同时工作并产生离子束流，从而有效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子源，用于提供离子束流，包括：气化机构，用于将固态原料气化形成饱和蒸汽；分配机构，设置有至少一个气体入口和多个气体出口，所述气体入口与所述气化机构连接；多个等离子体生成机构，分别与所述气体出口连接，以接收来自所述气化机构的饱和蒸汽，所述等离子体生成机构形成有放电腔，饱和蒸汽能够在所述放电腔中电离形成等离子体；电子发射机构，所述电子发射机构能够向所述放电腔中发射电子，以使所述放电腔中的饱和蒸汽发生电离；以及引出机构，所述引出机构能够对所述放电腔中形成的等离子体施加电场，以将所述等离子体引出所述放电腔并形成离子束流。2.根据权利要求1所述的离子源，其中，多个所述等离子体生成机构被配置成彼此之间的相对位置可调节。3.根据权利要求2所述的离子源，其中，所述分配机构包括：入口管，所述入口管上设置有所述气体入口；多个出口管，每个所述出口管上分别设置有一个所述气体出口，其中，多个出口管与所述入口管滑动连接，使所述多个出口管彼此之间的相对位置可调节。4.根据权利要求1或2所述的离子源，还包括：支撑机构，所述支撑机构用于对所述等离子体生成机构进行支撑以保持所述气化机构、所述分配机构和所述等离子体生成机构之间的相对位置。5.根据权利要求4所述的离子源，其中，所述支撑机构包括：板体，用于与所述等离子体生成机构连接以支撑所述等离子体生成机构，所述等离子体生成机构和所述分配机构设置在所述板体一侧，所述气化...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯喆，曾麟淇，任秀艳，毋丹，徐昆，王国宝，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：