[發明專利]一種級聯漂移管電勢阱裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202010580927.2
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111712033B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 孫良亭;黃維;謝祖褀;趙紅衛
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: H05H7/22
• 分類號: H05H7/22
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發明涉及一種級聯漂移管電勢阱裝置及其使用方法，其包括漂移管、電子反射電極、電子槍陰極、電子槍陽極、真空管道、螺線管和鐵軛；漂移管設置為多個，并沿軸線方向間隔設置在真空管道內，位于真空管道的入口端設置有所述電子槍陰極和電子槍陽極，位于所述真空管道的出口端設置有所述電子反射電極，多個所述漂移管位于所述電子槍陽極與所述電子反射電極之間；所述真空管道外部設置有所述螺線管，且螺線管的外部設置有所述鐵軛。本發明可以將注入的特定電荷態的離子束進行壓縮儲存，在離子束流儲存達到飽和之后，通過快引出或慢引出的方式，可以得到不同脈沖長度的強流離子脈沖束。相比于單個離子源的引出束流，可以有效提高了束流的脈沖強度。

技術領域

本發明涉及一種電勢阱，特別是關于一種級聯漂移管電勢阱裝置及其使用方法。

背景技術

現代技術的發展需要加速器能夠提供越來越強的高電荷態重離子束流。例如，美國在建的FRIB(Facility for Rare Isotope Beams)項目，需要約470eμA的U³⁴⁺離子束流，由于離子源的產生能力有限，采取了折衷的雙電荷態技術，即U³³⁺+U³⁴⁺雙離子束加速的辦法；日本RIKEN(RIkagaku KENkyusho/Institute of Physical and Chemical Research)的RIBF(RadioIsotope Beam Facility)裝置，則需要525eμA的U³⁵⁺；需要U³⁴⁺離子束流強度達到1emA以上，是現有國際最好水平的兩倍以上。

目前，獲得高電荷態離子束流的裝置主要有電子回旋共振離子源(ElectronCyclotron Resonance Ion Source,ECRIS)和電子束離子源(Electron Beam Ion Source,EBIS)。為了提高裝置性能，這兩種離子源均已應用了超導技術以及其他輔助手段，例如ECR離子源還采用偏壓盤技術、采用鋁作為等離子體弧腔的材料等。然而其他輔助技術的提升是有限的，所用的超導線材也將從NbTi超導材料發展到Nb₃Sn超導材料，離子源造價在不斷提升，技術難度也在提高。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種級聯漂移管電勢阱裝置及其使用方法，其造價低、并能有效提高離子束流強度。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種級聯漂移管電勢阱裝置，其包括漂移管、電子反射電極、電子槍陰極、電子槍陽極、真空管道、螺線管和鐵軛；所述漂移管設置為多個，并沿軸線方向間隔設置在所述真空管道內，位于所述真空管道的入口端設置有所述電子槍陰極和電子槍陽極，位于所述真空管道的出口端設置有所述電子反射電極，多個所述漂移管位于所述電子槍陽極與所述電子反射電極之間；所述真空管道外部設置有所述螺線管，且所述螺線管的外部設置有所述鐵軛。

進一步，多個所述漂移管與所述電子槍陰極、電子槍陽極及電子反射電極位于同一中心軸線上。

進一步，每個所述漂移管均能獨立控制電位；每個所述漂移管都具有與全粒子尺寸相吻合的孔徑。

進一步，所述電子槍陰極采用中空結構；所述電子槍陽極包括內圈陽極和外圈陽極，所述外圈陽極套設在所述內圈陽極外部；所述外圈陽極與所述內圈陽極之間具有空隙，且兩者之間通過陶瓷支撐柱連接；所述內圈陽極采用中空結構。

一種基于如上述裝置的使用方法，該方法中采用十個所述漂移管，第一個所述漂移管至第十個所述漂移管從左至右依次設置在所述真空管道內，其包括以下步驟：

S1、確定級聯漂移管電勢阱裝置所需的真空度；

S2、確定級聯漂移管電勢阱裝置中各電極的尺寸及電勢；

S3、離子束的壓縮與儲存；

S4、引出離子束。