[發明專利]用于寬帶離子束的質量分析磁鐵及注入機系統

無效

• 申請號: 200910060092.1
• 申請日: 2009-07-23
• 公開（公告）號: CN101692369A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 胡新平;胡愛平;黃永章
• 申請（專利權）人: 胡新平;胡愛平;黃永章
• 主分類號: H01F7/00
• 分類號: H01F7/00;H01J37/317
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所 44248
• 代理人: 胡吉科

技術領域

本發明涉及寬帶離子束的注入領域，特別涉及一種用于寬帶離子束的質量分析磁鐵。

背景技術

現有技術中，從離子源生產的離子束通常包含一個或多個不需要的離子，這些離子來源于離子源的離子室材料和為產生所需要的離子所提供的工作氣體分子或固體分子。因此，多年來的標準的做法是使用磁場質量分析器把上述不需要的離子從離子束中分離出去。然而，對于寬帶離子束來說，特別是對那些大寬高比和大束流的寬帶離子束來說，這種類型的磁場質量分析器已變得越來越困難和昂貴。研究者們開發了不同的離子注入系統以產生寬帶離子束。然而，由于分析磁鐵的性能不夠滿意，這些類型的離子注入系統不是單片大束流離子注入機的最好的解決辦法。因此，有必要提供一個新的系統，產生高均勻性大束流寬帶離子束，同時降低了生產成本，簡化制造工藝。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提供了一種用于寬帶離子束的質量分析磁鐵，解決目前在磁鐵的設計中不能提供一種具有適當的質量分辨率、系統像差小以及傳輸大束流的寬帶離子束的問題。

本發明解決現有技術問題所采用的技術方案是：設計和制造一種用于寬帶離子束的質量分析磁鐵，包括磁體以及連有電源的線圈；所述磁體包括磁極、磁軛以及磁屏蔽板；所述磁軛和所述磁屏蔽板連接所述磁極；所述磁極包括上磁極和下磁極；所述磁屏蔽板包括上磁屏蔽板以及下磁屏蔽板；所述上磁極與下磁極間設有供寬帶離子束以一定路線通過的磁場空間；所述線圈包括上線圈和下線圈；所述線圈生成讓寬帶離子束偏轉的磁場；所述上線圈和下線圈分別纏繞在所述上磁極和下磁極上；所述磁體設有質量選擇狹縫；所述質量選擇狹縫位于所述磁體的中部并讓其所期望的離子通過。

本發明進一步的改進是：所述磁極包括前半部和后半部；所述前半部和后半部連接在一起；所述前半部和后半部以它們的連接面對稱或不對稱；所述前半部讓離子束從其一邊進入磁體并從所述后半部的一邊出去。

本發明進一步的改進是：所述磁屏蔽板與所述磁極相連接；所述線圈環繞所述磁極部分；所述磁極的表面設計為可產生均勻磁場分布或非均勻磁場分布的表面；所述均勻磁場分布將引導離子以相等偏轉半徑的曲線軌道運動；所述非均勻磁場分布將引導離子以不相等偏轉半徑的曲線軌道運動。

本發明進一步的改進是：所述磁體的內部設有焦斑區，所述焦斑區為通過的寬帶離子束在所述磁體的中部被聚焦而形成，所述質量選擇狹縫設置在焦斑區。

本發明進一步的改進是：所述磁極與所述磁屏蔽板相應的邊為寬帶離子束的進入邊或出去邊，其為平面或曲面形狀；所述曲面為凸表面或凹表面形狀；所述一定路線為類似圓形或類似橢圓形路線。

本發明進一步的改進是：所述磁極的端部設有活動旋轉磁極頭，所述活動旋轉磁極頭可旋轉一定的角度。

本發明為了將該質量分析磁鐵應用于實踐，特制造一種用于寬帶離子束的注入機系統，包括離子源、引出電極單元、質量分析磁鐵、偏轉減速單元、目標工件和工件傳送單元、束流測量診斷單元以及控制單元；所述引出電極單元和所述離子源位于所述質量分析磁鐵的一側，所述引出電極單元位于所述離子源和所述質量分析磁鐵間，所述偏轉減速單元、目標工件和工件傳送單元以及束流測量診斷單元位于所述質量分析磁鐵的另一側，所述偏轉減速單元、目標工件和工件傳送單元、束流測量診斷單元順次連接；所述引出電極單元用來從所述離子源中獲取寬帶離子束；寬帶離子束在所述質量分析磁鐵內聚焦集中到一個狹窄的質量分析狹縫，所述質量分析狹縫設有合適的開口寬度以便讓具有預先設定質量的離子通過，并在該磁鐵出口處形成寬帶束；所述束流測量診斷單元測量寬帶離子束的電流密度和角度，并通過所述校正單元調節局部的電場或磁場以改變離子束的局部電流密度和角度；所述偏轉減速單元用來生產具有極低能量污染的離子束；所述控制單元分別與所述離子源、引出電極單元、偏轉減速單元、質量分析磁鐵、目標工件和工件傳送單元以及束流測量診斷單元相連接。

本發明進一步的改進是：所述用于寬帶離子束的注入機系統還可包括校正單元；所述校正單元通過局部的電場或磁場來調整寬帶束中的每一個束團的角度和位置。

本發明進一步的改進是：所述用于寬帶離子束的注入機系統還可包括?兩個角度裝置；所述角度裝置將從所述質量分析磁鐵內出來的寬帶離子束進行擴大或壓縮以達到期望的寬度。