[實用新型]一種電離效果穩定的射頻離子源中和器

有效

• 申請號: 201720287325.1
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN206834151U
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 劉偉基;冀鳴;陳蓓麗
• 申請（專利權）人: 中山市博頓光電科技有限公司
• 主分類號: H01J37/30
• 分類號: H01J37/30;H01J37/08;H01J37/317;H01J37/32
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司44214
• 代理人: 吝秀梅,李彥孚

技術領域

本實用新型涉及射頻離子源中和器技術領域，更具體地，涉及一種電離效果穩定的射頻離子源中和器。

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不可缺少的部件。離子源中和器是向離子源引出的離子束發射電子，使束電流和束電荷得到中和的離子發射部件。

傳統的中和器靠加熱燈絲產生自由電子，由于燈絲壽命短，一般只有不到10小時的連續工作時間，而基于射頻技術驅動的離子源中和器，其壽命可以大大延長到1000小時以上，極高地提高了工作效率。但是現有的射頻離子源中和器的射頻線圈長時間工作后溫度能達到數百度，溫度的改變使得射頻線圈產生變形，這將導致中和器的電離效果不穩定；另外，現有的射頻線圈裸露在空氣中，氧化效果嚴重，影響使用壽命的同時也影響電離效果。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種電離效果穩定的射頻離子源中和器，其射頻線圈不會隨工作時間的延長而變形，保證了中和器電離效果的穩定性，且射頻線圈的氧化效果得到有效抑制，提高射頻線圈使用壽命的同時保證電離效果。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

提供一種電離效果穩定的射頻離子源中和器，包括射頻電源、射頻感抗匹配網絡、起輝維持極、外罩體、射頻線圈、絕緣電離腔體及正離子收集極；射頻電源通過射頻感抗匹配網絡與射頻線圈連接；射頻線圈螺旋設于絕緣電離腔體的外側壁，外罩體套設于射頻線圈的外側，外罩體無頂部及底部；絕緣電離腔體罩設于正離子收集極且與正離子收集極圍合形成絕緣電離腔室；絕緣電離腔體開設有發射孔，起輝維持極開設有與發射孔對應的第一通孔；正離子收集極開設有用于通入惰性氣體的進氣通道，以及連通進氣通道和絕緣電離腔室之間的惰性氣體供氣孔；起輝維持極用于維持中和器內部的電離狀態。

上述方案中，通過將射頻線圈螺旋設于絕緣電離腔體的外側壁，并將外罩體套設于射頻線圈的外側，使得射頻線圈得到固定，不容易隨工作時間的延長而產生變形，保證了中和器電離效果的穩定性，而且外罩體的設置減少了射頻線圈與空氣的接觸面，進而使得射頻線圈的氧化效果得到有效抑制，在提高射頻線圈使用壽命的同時保證了電離效果。

優選地，絕緣電離腔體的外側壁設有螺旋線槽，射頻線圈螺旋設于螺旋線槽內。螺旋線槽與外罩體配合使用，便于將射頻線圈進一步牢固固定，以進一步防止射頻線圈產生變形，提高中和器電離效果的穩定性。

優選地，所述離子源中和器還包括罩射于外罩體外的屏蔽外殼，屏蔽外殼開設有與發射孔對應的第二通孔。利用屏蔽外殼進行屏蔽，避免外界因素對惰性氣體的電離造成干擾，進一步提高了電離效果的穩定性和可靠性。

優選地，所述離子源中和器還包括設于外罩體與屏蔽外殼之間的導熱片。導熱片的設置便于將外罩體內的熱量傳輸到屏蔽外殼上，進而加快熱量散發的速度，使得射頻線圈不產生變形，從而進一步提高中和器電離效果的穩定性。進一步優選地，所述導熱片為石墨結構；這能進一步提高散熱效果。

優選地，外罩體的頂部設有上沿臺階，射頻線圈位于上沿臺階下。上沿臺階的設置能防止射頻線圈上沿與屏蔽外殼接觸發生短路情況。進一步優選地，絕緣電離腔體外側壁的底部設有用于支撐外罩體的支撐部；支撐部與上沿臺階配合能更好地固定射頻線圈，防止其產生變形。

優選地，外罩體及絕緣電離腔體為氮化鋁陶瓷結構。這樣設置能加快外罩體內熱量的散失，使得射頻線圈不產生變形，從而進一步提高中和器電離效果的穩定性。

優選地，外罩體上設有防卡死開口。防卡死開口設置在外罩體的豎直方向，這不但便于將外罩體安裝在射頻線圈的外側，而且還能防止射頻線圈膨脹后卡住外罩體，使外罩體無法拆下來。

優選地，所述離子源中和器還包括與正離子收集極連接的正離子收集極電源；還包括與所述起輝維持極連接的起輝維持極電源。正電子收集極電源的正極接地，正電子收集極電源的負極連接正離子收集極；起輝維持極電源的正極連接起輝維持極，起輝維持極電源的負極連接正電子收集電源的負極；通過調整起輝維持極電源，起輝后使起輝維持極保持電流穩定，從而保證中和器內部保持電離工作狀態；通過正離子收集極電源和起輝維持極電源對正離子收集極和起輝維持極進行調節，實現工藝參數簡單穩定可調，提高了操作便利性。