[實用新型]一種離子源設備

有效

• 申請號: 201820728190.2
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN208113046U
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 陳宇航;龍繼東;趙良超;何小中;馬超凡;楊振;董攀;藍朝暉;劉爾祥;龍全紅
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: H05H7/08
• 分類號: H05H7/08;H05H13/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 梁田

本實用新型公開了一種離子源設備，該離子源采用了陽極筒的沉臺孔結構，結合下沉式或噴管式的準直器及陰極配合這種間隙結構，能夠有效增加陰極與準直孔之間的距離，增加準直器面對陰極部分的表面積，提升準直器上冷凝陰極金屬蒸汽的有效體積，削弱由于陰極金屬蒸汽冷凝帶來的影響；陰陽極組成的放電結構有效的提升了負氫離子的生產效率，同時也減少了陰極材料的蒸發速率；在不改變陽極筒長度的前提下，將準直器安裝在陽極筒內部，可以使離子源內氣壓保持在一個更高的值，從而降低外界對離子源的供氣量，有效減少束流在加速器中的輸運損失，有效提升了離子源的放電穩定性與放電壽命，以此有效提升離子源設備的工作壽命。

技術領域

本實用新型涉及一種回旋加速器設備領域，具體涉及一種離子源設備。

背景技術

在現代醫學中，正電子發射計算機斷層成像(Positron Emission Tomography，PET)技術被用來精確定位腫瘤的位置。在PET技術中，病人被注射可以自發發生正電子衰變的放射性同位素合成藥物，這些藥物通常是能夠快速參與到代謝過程的物質(如18F-氟代-2-脫氧葡萄糖，FDG)，由于病灶部位的代謝速率很高，所以FDG將在這些部位富集，而FDG具有正電子衰變特性，它們發生衰變后發射的正電子將與身體內的電子發生湮滅反應，發射出兩個能量為0.511MeV的光子，這些光子被成像系統捕獲以后，通過影像的還原，能夠精確定位到身體內所有的發生腫瘤的部位，這種診斷方式提升了癌癥的治愈率，是人類健康的福音。

PET所需使用的放射性同位素是通過醫用回旋加速器進行生產的，本離子源內置于加速器中央，屬于電磁場約束的氣體放電裝置。工作時，向離子源放電腔內通入氫氣，在陽極筒的軸向上施加一個強磁場，然后在陰極、對陰極與陽極之間施加電場，這時氫氣會發生放電，可以形成正氫離子與負氫離子，加速器利用電場將離子源內產生的負氫離子引出進入到加速腔內，在加速腔內離子受到電磁場的作用被加速到一定能量之后打靶產生放射性同位素。該離子源被用來為回旋加速器提供負氫離子束流，具有結構緊湊、簡單、成本低廉等特點，但是要保證提供給加速器足夠的束流，就需要提升離子源的工作功率或工作時間，這將影響離子源的工作壽命；現有的比較典型的提升離子源壽命的技術是通過改變陽極筒側面引出縫的尺寸、端部開口偏心來提升離子源產生束流的能力，以此來提升離子源在加速器中的壽命；然而該離子源設備存在如下缺陷：第一，離子源內處于高功率高密度的放電狀態，陰極由于大量正離子的轟擊將達到接近熔點的溫度，局部發生汽化，這些陰極的蒸發物將會在較冷的離子源外殼以及陽極、準直器表面冷凝，經過長時間的工作，金屬蒸汽在電極表面不斷堆積，不斷減小陰極與陽極之間的間隙，最終使離子源陰陽極之間發生短路，使離子源壽命終結；第二，陰極濺射物會發生剝落，使離子源發生短路，導致離子源工作不穩定；第三，現有的離子源設備能夠在一定程度上提升離子源壽命，但是同位素的生產效率仍然太低，也增加了醫用回旋加速器維護的人力和時間成本；因此現有的離子源設備通過調節陽極筒側面引出縫尺寸、改變端部開口偏心的手段來提升離子源壽命的方式仍存在較大限制。

實用新型內容

針對現有技術存在的技術問題，本實用新型提供了解決上述問題的一種離子源設備，本實用新型采用了改變離子源陰陽極間放電結構的方式有效的提升了離子源的持續工作時間，還提升了離子源的束流輸出能力，更大限度地、有效地提高了離子源的工作壽命。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種離子源設備，包括陽極筒、陰極和準直器，其特征在于，所述陽極筒為一個中空的圓筒，所述陽極筒的側面開有一條離子引出狹縫；在所述陽極筒兩端對稱設置有沉臺孔，且在所述沉臺孔上安裝下沉式或噴管式準直器，所述準直器與所述沉臺孔相接的一端開有一個與所述準直器同心的準直孔，所述準直孔的孔徑D₁小于所述陽極筒的內徑；在所述陽極筒與所述準直器組成的裝配體兩端對稱安裝陰極，所述陰極的陰極頭為圓形且與所述準直孔同心。