[發明專利]一種產生多電荷態離子束的方法和用于該方法的裝置

在審

• 申請號: 201810859149.3
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN109041402A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 亞歷山大·托斯托古佐夫;瓦西里·帕尼諾維奇;謝爾蓋·別雷赫;左文彬;付德君
• 申請（專利權）人: 宜昌后皇真空科技有限公司
• 主分類號: H05H15/00
• 分類號: H05H15/00
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 周宗貴;劉榮

1.一種產生多電荷態離子束的方法，其特征在于：在場致發射的陰極和陽極之間依次設有工作物質薄膜和固態電解質薄膜，所述工作物質為堿土金屬或稀土金屬，對陰極加熱并在陰極和陽極間施加電壓，工作物質薄膜中的堿土金屬或稀土金屬通過氧化還原反應轉化成二價或三價離子，二價或三價離子通過固態電解質中的快速傳輸通道移向陽極，再通過場致蒸發使得二價或三價離子從陽極發射至真空，在加速電壓作用下二價或三價離子獲得動能進入靜電系統引出形成離子束。

2.根據權利要求1所述的產生多電荷態離子束的方法，其特征在于：所述陰極、陽極、工作物質薄膜、固態電解質薄膜和靜電系統位于真空度為10^-4Pa的真空腔內。

3.根據權利要求1所述的產生多電荷態離子束的方法，其特征在于：陰極和陽極間施加電壓達到100-500伏，陰極加熱到150-200℃。

4.根據權利要求1所述的產生多電荷態離子束的方法，其特征在于：所述陰極為銅圓柱體或銀圓柱體。

5.根據權利要求1所述的產生多電荷態離子束的方法，其特征在于：所述堿土金屬至少包括Sr、Ba，所述稀土金屬至少包括Ce、Eu。

6.根據權利要求1所述的產生多電荷態離子束的方法，其特征在于：所述固態電解質薄膜厚度為1-1.5微米，所述固態電解質為Na-β”-Al₂O₃陶瓷電解質。

7.根據權利要求1所述的產生多電荷態離子束的方法，其特征在于：所述陽極是由碳膜或者具有高滲透率(70-80％)的金屬網所構成的多孔導電陽極，厚度為0.2-0.5微米。

8.根據權利要求1所述的產生多電荷態離子束的方法，其特征在于：所述靜電系統至少包括靜電單透鏡和平板靜電場。

9.一種用于權利要求1所述產生多電荷態離子束的方法的裝置，至少包括場致發射的陰極、位于陰極正面的陽極、位于陰極背面的加熱裝置和位于陽極正面的靜電系統，其特征在于：陰極正面鍍有工作物質薄膜，所述工作物質為堿土金屬或稀土金屬，工作物質薄膜正面鍍有固態電解質薄膜，陽極鍍在固態電解質薄膜正面，陰極和陽極之間設有提供電壓的電源，靜電系統設有提供加速電壓的高壓電源，所述陰極、陽極、工作物質薄膜、固態電解質薄膜和加熱裝置構成可移動發射器，所述可移動發射器和靜電系統位于真空度為10^-4Pa的真空腔內。

10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于：所述陰極為銅圓柱體或銀圓柱體，所述陰極背面的加熱裝置包括歐姆加熱器和加熱器電源；所述工作物質薄膜通過磁控濺射鍍在陰極正面，所述堿土金屬至少包括Sr、Ba，所述稀土金屬至少包括Ce、Eu；所述固態電解質薄膜采用激光脈沖沉積(PLD)方法進行制備，所述固態電解質為Na-β”-Al₂O₃陶瓷電解質，所述陽極是由碳膜或者具有高滲透率(70-80％)的金屬網所構成的多孔導電陽極。