[發明專利]一種雙等離子體離子源

在審

• 申請號: 201711427448.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108112153A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 王俊潤;姚澤恩;張宇;韋崢;盧小龍;黃智武;馬占文;徐大鵬;祝嬌;李清華
• 申請（專利權）人: 蘭州大學;中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: H05H1/28
• 分類號: H05H1/28;H05H1/30;H05H3/06
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種雙等離子體離子源，陽極外殼和中間電極采用軟鐵材料，中間電極設有冷卻槽，中間電極和陽極外殼之間設有勵磁線包，放電室內設有陰極燈絲，陰極燈絲置于燈絲罩內，燈絲罩安裝在燈絲架上，燈絲架和燈絲接線柱通過陶瓷管固定在中間電極法蘭上，中間電極法蘭安裝在中間電極的一端，中間電極的冷卻槽連通中間電極冷卻管道入口，中間電極法蘭上設有進氣管道連通放電室，放電室另一端為錐形出口，錐形出口連接陽極嵌塊，陽極嵌塊連接擴張杯，陽極法蘭上設有陽極法蘭冷卻管道入口和陽極法蘭冷卻管道出口，陽極法蘭底部設有陽極引出法蘭。本發明的有益效果是提供更高的引出束流強度。

技術領域

本發明屬于加速器設備技術領域，涉及一種雙等離子體離子源。

背景技術

氘氘(D-D)和氘氚(D-T)聚變反應加速器中子源是重要的單能中子源(簡稱中子發生器)，可廣泛應用于核數據測量、核聚變堆基礎研究、軍工基礎研究、快中子應用技術等各個方面。D-D和D-T聚變反應的特點是，在較低的D束流能量下，有較大的反應截面，即可用低能加速器加速D離子束，轟擊氘鈦(TiD)靶或氚鈦(TiT)靶發生氘氘(D-D)或氘氚(D-T)聚變反應產生強的快中子，快中子的產額與轟擊在靶上的D束流強度成正比。為了使100-120kV/D-D中子發生器中子產額達到更高的技術指標，靶上D束流越大中子產額上升空間越大，故提出小型化離子源的引出束流在大于2mA的前提下越大越好。

就目前的高頻離子源、ECR離子源需要使用高頻電源和微波源，存在高頻和微波輻射問題，會對相關分析儀器的測量電子學系統及中子發生器控制系統產生干擾。潘寧離子源結構簡單、性能穩定，但放電室內產生的等離子體密度偏小，引出束流較小，束流單原子離子比不高(約15％)。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙等離子體離子源，解決了目前離子源引出束流較小的問題。

本發明所采用的技術方案是包括陽極外殼，陽極外殼和中間電極采用軟鐵材料，中間電極設有冷卻槽，中間電極和陽極外殼之間設有勵磁線包，放電室內設有陰極燈絲，陰極燈絲置于燈絲罩內，燈絲罩安裝在燈絲架上，燈絲架和燈絲接線柱通過陶瓷管固定在中間電極法蘭上，中間電極法蘭安裝在中間電極的一端，中間電極的冷卻槽連通中間電極冷卻管道入口，中間電極法蘭上設有進氣管道連通放電室，放電室另一端為錐形出口，錐形出口連接陽極嵌塊，陽極嵌塊連接擴張杯，陽極法蘭上設有陽極法蘭冷卻管道入口和陽極法蘭冷卻管道出口，陽極法蘭底部設有陽極引出法蘭。

進一步，中間電極法蘭和中間電極的接觸角設有真空封裝O型密封圈。

進一步，放電室錐形出口上下端的半徑分別為46mm和6mm；所述陽極嵌塊采用金屬鉬材料，陽極嵌塊的引出孔直徑1mm；所述擴張杯直徑為19mm，長度為16mm。

進一步，勵磁線包安裝在銅線包骨架法蘭上，所述陽極外殼安裝在陽極法蘭上，中間電極、勵磁線包、陽極嵌塊、擴張杯和銅線包骨架法蘭與陽極法蘭之間均設有絕緣法蘭。

進一步，燈絲架、燈絲罩均由金屬鉬加工而成，所述陰極燈絲與燈絲罩之間的絕緣均為陶瓷柱，所述陽極外殼、陽極法蘭、中間電極由純鐵加工而成，所述銅線包骨架法蘭由磁性不銹鋼或銅加工而成。

進一步，陰極燈絲加-500V電壓，中間電極為-200V電壓，中間電極和陽極法蘭內部均刻有冷卻槽，外部對應兩組冷卻進出口。

本發明的有益效果是提供更高的引出束流強度。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的雙等離子體離子源的結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的雙等離子體離子源內磁力線分布圖；

圖3是本發明實施例提供的雙等離子體離子源的中心軸線處的磁場強度分布圖；

圖4是本發明實施例提供的雙等離子體離子源的中心軸線處的電場強度分布圖；