提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置，涉及高功率微波与等离子体的耦合调节装置技术领域，且包括：波导管装置，内形成有波导通孔，波导管装置两端分别为输入端和辐射端，输入端适于与连通至ECR离子源的微波输入导管相连通，辐射端被配置为非对称切口结构而将自ECR离子源输至波导通孔的微波以预设角度馈入到ECR等离子体内，且辐射端适于相对于ECR等离子体移动而调节微波馈入位置。在本发明专利技术中，波导管装置能够直接馈入微波至ECR等离子体，辐射端为非对称切口结构可实现微波功率沿特定方向、以特定角度辐射出来，辐射端移动能够调节微波馈入位置，从而能够提高微波与ECR等离子体的耦合效率，并且提高ECR离子源性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置


[0001]本专利技术涉及高功率微波与等离子体的耦合调节装置
，尤其涉及一种提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置。

技术介绍

[0002]在相关技术中，高功率电子回旋共振(以下简称ECR)离子源的微波与等离子体耦合主要采用定长圆形波导管馈入的方法，该方法所使用的装置结构简单，但是该方法及装置存在两点缺陷：第一，微波功率是通过ECR弧腔的反射作用间接馈入ECR等离子体，这使得大部分微波功率在反射过程中被损耗，降低了微波与等离子体的耦合效率；第二，当ECR离子源运行时，定长波导管无法调节微波出口位置，即无法根据离子源当前状态对ECR共振面内微波功率分布进行实时调节。上述缺陷是限制ECR离子源性能进一步发展的瓶颈。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置，旨在通过波导管装置直接馈入微波至ECR等离子体，设置辐射端为非对称切口结构实现微波功率沿特定方向、以特定角度进行辐射，辐射端能够移动从而调节微波馈入位置，进而，能够提高微波与ECR等离子体的耦合效率，并提高ECR离子源性能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0005]一种提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置，包括：波导管装置，内形成有波导通孔，所述波导管装置两端分别为输入端和辐射端，所述输入端适于与连通至ECR离子源的微波输入导管相连通，所述辐射端被配置为非对称切口结构而将自所述ECR离子源输至所述波导通孔的微波以预设角度馈入到ECR等离子体内，且所述辐射端适于相对于ECR等离子体移动而调节微波馈入位置。
[0006]根据本专利技术的一些实施例，所述非对称切口结构设置为斜切口结构，所述斜切口结构的斜切面相对于所述波导管装置的延伸方向倾斜，且所述斜切面的倾斜角度及尺寸根据ECR离子源运行微波参数和波导管尺寸参数确定。
[0007]根据本专利技术的一些实施例，所述非对称切口结构设置为阶梯结构，所述阶梯结构的端口面包括平行于所述波导管装置延伸方向的平行平面，所述平行平面的长度根据ECR离子源运行微波参数和波导管尺寸参数确定。
[0008]根据本专利技术的一些实施例，所述波导管装置包括相连通形成所述波导通孔的可移动波导管及波导管公共件，所述波导管公共件的后端设为所述输入端，所述可移动波导管的前端设为所述辐射端、后端可滑动套接或插接于所述波导管公共件的前端，所述可移动波导管被配置为沿长度方向滑动而调节所述辐射端的位置。
[0009]根据本专利技术的一些实施例，所述可移动波导管采用变内径结构，以减少所述波导管公共件外周面与所述可移动波导管内壁面的接触面积。
[0010]根据本专利技术的一些实施例，对所述波导管公共件及所述可移动波导管进行表面电
镀处理工艺。
[0011]根据本专利技术的一些实施例，在所述波导管公共件与所述可移动波导管的接触间隙中使用固体润滑，选用润滑用固体颗粒材料填充于所述波导管公共件与所述可移动波导管的接触间隙中，降低两者相对滑动的阻力。
[0012]根据本专利技术的一些实施例，所述提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置还包括：连接装置及移动导入装置，连接装置一端与所述可移动波导管连接；移动导入装置设于ECR离子源放电腔室外部空间且驱动连接所述连接装置另一端，移动导入装置被配置为在ECR离子源放电腔室外部空间运行以驱动所述连接装置移动而带动所述可移动波导管滑动。
[0013]根据本专利技术的一些实施例，所述移动导入装置包括直线导入器及转轮，所述直线导入器设有可伸缩的导入棒，所述导入棒显露于所述直线导入器的前端以驱动所述连接装置，所述直线导入器的后端设置所述转轮，通过手动或电机转动所述转轮而控制所述导入棒沿直线方向伸缩。
[0014]根据本专利技术的一些实施例，所述连接装置包括驱动杆及桥接件，所述驱动杆的后端通过无磁弹性联轴器与所述导入棒连接、前端通过所述桥接件与所述可移动波导管连接；所述驱动杆、所述可移动波导管及所述波导管公共件三者的长度方向与所述导入棒伸缩方向一致，所述桥接件延伸方向与所述导入棒伸缩方向垂直。
[0015]根据本专利技术的一些实施例，所述桥接件包括连接所述可移动波导管的第一端、及连接所述驱动杆的第二端，所述第一端沿所述可移动波导管周向延伸，所述第一端设有多个丝孔以连接所述可移动波导管外周面，且所述第一端的端面切削处理以使端面曲率与所述可移动波导管外径曲率相同，确保所述第一端与所述可移动波导管外壁紧密贴合；所述第二端的宽度与所述驱动杆前端端面的宽度相适配，所述第二端设有多个丝孔以紧密连接所述驱动杆的前端端面。
[0016]根据本专利技术的一些实施例，所述可移动波导管的后端外周面设置凸台，所述凸台设有与所述第一端的多个丝孔匹配的多个丝孔，对所述凸台进行削边处理，以免与所述ECR离子源放电腔室发生剐蹭。
[0017]根据本专利技术的一些实施例，所述波导管公共件的后端设有连接法兰用以连接所述微波输入导管上的导管法兰，所述连接法兰及所述导管法兰均进行削边处理，以免与所述ECR离子源放电腔室发生剐蹭。
[0018]根据本专利技术的一些实施例，所述直线导入器的前端设置真空密封法兰用以密封连接ECR离子源放电腔室壁。
[0019]根据本专利技术的一些实施例，所述提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置还包括水冷装置，所述水冷装置包括以螺旋缠绕方式焊接在波导管公共件后端的水冷管。
[0020]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有至少以下优点：
[0021]一、波导管装置的输入端与连通至ECR离子源的微波输入导管相连通，ECR离子源的微波经波导管装置直接馈入至ECR等离子体内，从而提高微波与ECR等离子体的耦合效率；
[0022]二、辐射端为非对称切口结构，也即形成Vlasov波导管结构，微波在非对称切口结构会沿特定方向、以特定角度辐射至周围的ECR等离子体，在本专利技术实施例中，具体辐射方向、角度受非对称切口结构的具体结构类型及尺寸限定，可以根据实际需要，设定非对称切
口结构的具体结构类型及尺寸，而实现按照预设角度向某一方向辐射微波，具有实际推广应用的积极意义；
[0023]三、因为本专利技术实施例中的辐射端能够相对于ECR等离子体移动，所以移动辐射端的位置便可以实现在某一位置按照预设角度向某一方向辐射微波，实现了微波辐射的在线调节，从而能够根据离子源当前状态对ECR共振面内微波功率分布进行实时调节；
[0024]四、基于前面的第一、第二及第三点，本专利技术能够有效提高ECR离子源性能。
附图说明
[0025]图1是本专利技术一些实施例的提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置的结构示意图；
[0026]图2是本专利技术一些实施例的提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置的部分零部件的剖视图；
[0027]图3是本专利技术一些实施例的提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置中的可移动波导管及波导管公共件的结构示意图；
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置，其特征在于，包括：波导管装置，内形成有波导通孔，所述波导管装置两端分别为输入端和辐射端，所述输入端适于与连通至ECR离子源的微波输入导管相连通，所述辐射端被配置为非对称切口结构而将自所述ECR离子源输至所述波导通孔的微波以预设角度馈入到ECR等离子体内，且所述辐射端适于相对于ECR等离子体移动而调节微波馈入位置。2.根据权利要求1所述的提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置，其特征在于，所述非对称切口结构设置为斜切口结构，所述斜切口结构的斜切面相对于所述波导管装置的延伸方向倾斜，且所述斜切面的倾斜角度及尺寸根据ECR离子源运行微波参数和波导管尺寸参数确定；或者所述非对称切口结构设置为阶梯结构，所述阶梯结构的端口面包括平行于所述波导管装置延伸方向的平行平面，所述平行平面的长度根据ECR离子源运行微波参数和波导管尺寸参数确定。3.根据权利要求1所述的提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置，其特征在于，所述波导管装置包括相连通形成所述波导通孔的可移动波导管及波导管公共件，所述波导管公共件的后端设为所述输入端，所述可移动波导管的前端设为所述辐射端、后端可滑动套接或插接于所述波导管公共件的前端，所述可移动波导管被配置为沿长度方向滑动而调节所述辐射端的位置。4.根据权利要求3所述的提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置，其特征在于，所述可移动波导管采用变内径结构，以减少所述波导管公共件外周面与所述可移动波导管内壁面的接触面积；和/或对所述波导管公共件及所述可移动波导管进行表面电镀处理工艺；和/或在所述波导管公共件与所述可移动波导管的接触间隙中使用固体润滑，选用润滑用固体颗粒材料填充于所述波导管公共件与所述可移动波导管的接触间隙中，降低两者相对滑动的阻力。5.根据权利要求3所述的提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置，其特征在于，所述提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置还包括：连接装置，一端与所述可移动波导管连接；移动导入装置，设于ECR离子源放电腔室外部空间且驱动连接所述连接装置另一端，移动导入装置被配置为在ECR离子源放电腔室外部空间运行以驱动所述连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙良亭，张雪珍，王鑫宇，李吉波，赵红卫，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：