[發明專利]自分離離子源

在審

• 申請號: 201610723479.0
• 申請日: 2016-08-18
• 公開（公告）號: CN107768217A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 孫保勝
• 申請（專利權）人: 孫保勝
• 主分類號: H01J27/02
• 分類號: H01J27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種能在常溫常壓下生產大功率低能正離子束流的裝置。

背景技術

離子源是使中性原子或分子電離，并從中引出離子束流的裝置。它是各種類型的離子加速器、質譜儀、電磁同位素分離器、離子注入機、離子束刻蝕裝置、離子推進器以及受控聚變裝置中的中性束注入器等設備的不可缺少的部件，是當今前沿科技的重點研究方向。

目前，已知的離子源有多種，但有共同的缺點，主要是1、生產的正離子束功率都比較小，一般都在10安培級以下。2、生產的正離子束均為高能離子。主要原因是引出正離子束時全部使用直流電場，假設引出電場兩端電壓為10伏，單個含一個正電荷的正離子將在引出電場內被電場加速，引出后將擁有10ev的動能。3、能耗浪費嚴重。正離子在生產時需要輸入能量，一般高于相應電離能，但正離子應用后均沒有將正離子和所電離的電子重新復合，從而將電離能轉變為電能再次循環利用，導致所有正離子的電離能全部浪費。另外，假設引出電場為10伏，引出一個含單個正電荷的正離子和一個電子所需的能量為20ev，這個能量不可回收，是巨大的能量浪費。

發明內容

小功率和高能耗離子源嚴重制約著離子的應用范圍及應用前景，為了克服現有離子源的缺點，本發明提供一種離子源，可以以較小的能耗成本大功率生產低能正離子束流。

本自分離離子源由8個系統組成，分別是低溫等離子體發生系統、離子分離系統、能量回收系統、進料系統、循環系統、排料系統、啟動系統和控制系統。

所述控制系統由主控電路、傳感器和控制原件組成，它的功能是控制其他系統的動作時序和動作幅度，其控制時序和幅度根據工況設定。由于實現的方式較多，可以用單片機實現，也可以全部用硬件電路實現，本說明書僅說明其控制時序及控制幅度，電路組成省略。

所述低溫等離子體發生系統主要作用是在較低的能耗成本下生產低溫等離子體和中性原子或分子混合氣。它由多柵型等離子發生器、交流電源及控制系統組成。多柵型等離子發生器由多個(兩個以上)相隔一定距離的柵形或網格形的導電極板(以下簡稱電離極板)層疊堆放、電離極板間隔并聯后兩端串接兩個電容(以下簡稱偏壓電容)而成。多柵型等離子發生器外接交流電源。所述交流電源，其電壓、波形、頻率等各項可變參數受所述控制系統控制。

特別的，電離極板組層疊堆放有兩種方式，平面堆型和同軸堆型。平面堆型是指多個平行的相隔一定距離的平面的柵形極板進行縱向(方向垂直于柵極平面)疊加，同軸堆型是指多個平行的相隔一定距離的曲面的柵形極板以同一軸線進行疊加。

所述低溫等離子體發生系統的在不連接所述離子分離系統情況下的工作原理是：