宽带离子束分析器制造技术

本发明专利技术公开了一种宽带离子束分析器，用于从宽带离子束中分离出所需的离子，包括上磁极、下磁极、上励磁线圈、下励磁线圈、分析光栏和磁轭，其中：所述上磁极和下磁极均具有弧形的入射端边界和出射端边界；所述入射端边界和出射端边界的弧面半径都等于所述所需的离子在磁场中的偏转半径。本发明专利技术通过采用具有弧形入射端边界和出射端边界的上磁极和下磁极，且弧面半径都等于所述所需的离子在磁场中的偏转半径，使得宽带离子束中所需的离子能够在磁场中部理想聚焦，得到焦斑尺寸等于0的理想焦点，可以通过选取合适的最小的分析缝宽度而获得最佳的分析分辨率，实现宽带离子束中所需的离子与其他离子完全分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于离子质量分析
，特别涉及一种用于从宽带离子束中分离出所需的离子的宽带离子束分析器。
技术介绍
宽带离子束分析器是离子注入机中的核心部件，是在磁场或电场的作用下使离子按质荷比分离的部件。现有技术的宽带离子束分析器具有上磁极和下磁极，上磁极和下磁极分别连接上励磁线圈和下励磁线圈，上励磁线圈和下励磁线圈均与电源连接，通电时两个磁极之间的空间中产生磁场，不同质荷比的离子在磁场中的偏转半径不同。因此，配合设于两个磁极之间的空间中的分析光栏，能够使宽带离子束中所需的离子和其他离子分离，所需的离子能够从分析光栏上的分析缝中通过，其他离子则被分析光栏遮挡。上磁极和下磁极均具有入射端边界和出射端边界，宽带离子束从入射端边界一侧的磁场入射面射入，从出射端边界一侧的磁场出射面射出，在磁场中偏转180°，且在磁场中部聚焦形成焦斑。现有技术的宽带离子束分析器中，上磁极和下磁极的入射端边界和出射端边界是平面或曲面，宽带离子束从磁场入射面射入后，其中所需的离子均无法达到理想聚焦状态，其焦斑尺寸均不为0，因为要求分析光栏上的分析缝宽度至少大于焦斑尺寸，所以较大的分析缝尺寸容易使得所需的离子之外的其他离子通过分析缝，无法实现所需的离子与其他离子的完全分离。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种宽带离子束分析器，以解决现有技术的宽带离子束分析器无法达到理想聚焦状态，其焦斑尺寸均不为0，较大的分析缝尺寸容易使得所需的离子之外的其他离子通过分析缝，无法实现所需的离子与其他离子的完全分离的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种宽带离子束分析器，用于从宽带离子束中分离出所需的离子，包括上磁极、下磁极、上励磁线圈、下励磁线圈、分析光栏和磁轭，其中:所述上励磁线圈和下励磁线圈分别围绕所述上磁极和下磁极，所述上励磁线圈和下励磁线圈均与电源连接以在所述上磁极和下磁极之间的空间中产生均匀磁场，所述宽带离子束从所述均匀磁场的入射面射入，所述所需的离子在所述均匀磁场中偏转180°后从所述均匀磁场的出射面射出；对应于所述均匀磁场的入射面，所述上磁极和下磁极均具有弧形的入射端边界；对应于所述均匀磁场的出射面，所述上磁极和下磁极均具有弧形的出射端边界；所述入射端边界和出射端边界的弧面半径都等于所述所需的离子在所述均匀磁场中的偏转半径；所述上磁极和下磁极的入射端边界中心与出射端边界中心之间的距离都等于所述偏转半径的两倍；所述分析光栏用于选择性地使所述所需的离子通过，其设于所述上磁极和下磁极之间的空间中，所述分析光栏上带有分析缝，所述分析缝位于所述所需的离子在所述均匀磁场中聚焦处；所述磁轭围绕所述上磁极和下磁极设置。为了实现上述目的，本专利技术还提供了另一种宽带离子束分析器，用于从宽带离子束中分离出所需的离子，包括上磁极、下磁极、上励磁线圈、下励磁线圈、分析光栏和磁轭，其中:所述上励磁线圈和下励磁线圈分别围绕所述上磁极和下磁极，所述上励磁线圈和下励磁线圈均与电源连接以在所述上磁极和下磁极之间的空间中产生分区均匀磁场，所述宽带离子束从所述分区均匀磁场的入射面射入，所述所需的离子在所述分区均匀磁场中偏转180°后从所述分区均匀磁场的出射面射出；所述分区均匀磁场包括均匀的入射磁场、中间磁场和出射磁场，所述入射磁场与出射磁场的强度相同，且所述入射磁场和出射磁场的强度大于所述中间磁场的强度；对应于所述分区均匀磁场的入射面，所述上磁极和下磁极均具有弧形的入射端边界；对应于所述分区均匀磁场的出射面，所述上磁极和下磁极均具有弧形的出射端边界；所述分析光栏用于选择性地使所述所需的离子通过，其设于所述上磁极和下磁极之间的空间中，所述分析光栏上带有分析缝，所述分析缝位于所述所需的离子在所述分区均匀磁场中聚焦处；所述磁轭围绕所述上磁极和下磁极设置。作为优选，所述入射磁场与中间磁场的分界面以及所述中间磁场与出射磁场的分界面均为平面。作为优选，所述入射磁场与中间磁场的分界面以及所述中间磁场与出射磁场的分界面均为弧面。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:(I)本专利技术提供的宽带离子束分析器通过采用具有弧形入射端边界和出射端边界的上磁极和下磁极，且入射端边界和出射端边界的弧面半径都等于所述所需的离子在所述均匀磁场中的偏转半径，使得宽带离子束中所需的离子能够在磁场中部理想聚焦，得到焦斑尺寸等于O的理想焦点，可以通过选取合适的最小的分析缝宽度而获得最佳的分析分辨率，实现宽带离子束中所需的离子与其他离子完全分离；(2)本专利技术提供的另一种宽带离子束分析器通过采用分区均匀磁场也使得宽带离子束中所需的离子能够在磁场中部理想聚焦，得到焦斑尺寸等于O的理想焦点，可以通过选取合适的最小的分析缝宽度而获得最佳的分析分辨率，实现宽带离子束中所需的离子与其他离子完全分离。附图说明图1为本专利技术的宽带离子束分析器的实施例一的立体示意图。图2为图1所示的宽带离子束分析器沿A-A向剖视示意图。图3为实施例一的宽带离子束分析器中宽带离子束在水平方向聚焦状态示意图。图4为实施例一的宽带离子束分析器中宽带离子束在垂直方向聚焦状态示意图。图5为本专利技术的宽带离子束分析器的实施例二的立体示意图。图6为实施例二的宽带离子束分析器中宽带离子束在水平方向聚焦状态示意图。图7为实施例二的宽带离子束分析器中磁场沿宽带离子束中心轴线位置分布图。图8为实施例二的宽带离子束分析器中磁场沿X向的分布图。图9为实施例 二的宽带离子束分析器中磁场沿Z向的分布图。图10为实施例二的宽带离子束分析器中宽带离子束在垂直方向聚焦状态示意图。图11为本专利技术的宽带离子束分析器的实施例三的立体示意图。图12为实施例三的宽带离子束分析器中宽带离子束在水平方向聚焦状态示意图。图13为带有实施例一的宽带离子束分析器的离子注入装置的结构示意图。图14为带有实施例二的宽带离子束分析器的离子注入装置的结构示意图。图15为带有实施例三的宽带离子束分析器的离子注入装置的结构示意图。附图标记说明:1、上磁极2、下磁极3、上励磁线圈4、下励磁线圈5、端磁轭6、中间磁轭7、分析光栏8、入射离子束9、出射离子束10、入射面11、出射面12、第一分界面13、第二分界面14、宽缝引出离子源15、引出电极16、宽带离子束分析器17、测束法拉第18、注入靶台101、入射端边界102、出射端边界201、入射端边界202、出射端边界701、分析缝801、离子束中心轴线具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。实施例一:如图1至图3所示，实施例一的宽带离子束分析器包括上磁极1、下磁极2、上励磁线圈3、下励磁线圈4、分析光栏7和磁轭，其中:上励磁线圈3和下励磁线圈4分别缠绕在上磁极I和下磁极2上，上励磁线圈3和下励磁线圈4均与电源连接以在上磁极I和下磁极2之间的空间中产生磁场B，上磁极I与下磁极2之间的磁场B为均匀磁场；入射离子束8为入射的宽带离子束，其从磁场B的入射面10沿Z向水平射入磁场B，入射离子束8的中心为离子束中心轴线801，出射离子束9从磁场B的出射面11水平射出磁场B，出射离子束9中的离子是从入射离子束8中分离出的所需的离子，所述所需的离子在磁场B中偏转了 180° ；对应于磁场B的入射面10，上磁极I和下磁极2均具有弧形的入射端边界101、201 ;本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带离子束分析器，用于从宽带离子束中分离出所需的离子，其特征在于，包括上磁极、下磁极、上励磁线圈、下励磁线圈、分析光栏和磁轭，其中：所述上励磁线圈和下励磁线圈分别围绕所述上磁极和下磁极，所述上励磁线圈和下励磁线圈均与电源连接以在所述上磁极和下磁极之间的空间中产生均匀磁场，所述宽带离子束从所述均匀磁场的入射面射入，所述所需的离子在所述均匀磁场中偏转180°后从所述均匀磁场的出射面射出；对应于所述均匀磁场的入射面，所述上磁极和下磁极均具有弧形的入射端边界；对应于所述均匀磁场的出射面，所述上磁极和下磁极均具有弧形的出射端边界；所述入射端边界和出射端边界的弧面半径都等于所述所需的离子在所述均匀磁场中的偏转半径；所述上磁极和下磁极的入射端边界中心与出射端边界中心之间的距离都等于所述偏转半径的两倍；所述分析光栏用于选择性地使所述所需的离子通过，其设于所述上磁极和下磁极之间的空间中，所述分析光栏上带有分析缝，所述分析缝位于所述所需的离子在所述均匀磁场中聚焦处；所述磁轭围绕所述上磁极和下磁极设置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭立波，龙会跃，谢均宇，
申请(专利权)人：北京中科信电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11