[發明專利]一種霍爾離子源及其放電系統

在審

• 申請號: 202011254208.8
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112366126A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 趙杰;許麗;唐德禮;朱劍豪;阮慶東;全剛;李建;鄭才國;黃勇;張帆;李平川
• 申請（專利權）人: 成都理工大學工程技術學院;核工業西南物理研究院;四川三束等離子科技有限公司
• 主分類號: H01J27/14
• 分類號: H01J27/14
• 代理公司: 成都市集智匯華知識產權代理事務所(普通合伙) 51237
• 代理人: 冷潔

本發明屬于管壁處理裝置技術領域，公開一種霍爾離子源，包括裝置本體；所述裝置本體為絕緣材料制成且為圓形結構，其外側設有槽口；所述裝置本體的兩側面分別設有第一磁極和第二磁極；所述裝置本體的中部設有相互對稱且貫穿裝置本體和兩個磁極的第一永磁體和第二永磁體。本發明能夠在360°方向上引出均勻的離子束流，且具有較低的自濺射和較高的工質電離率。本發明還公開了一種具有上述霍爾離子源的放電系統，使得該霍爾離子源能夠以不同的工作模式來應對不同的工況。

技術領域

本發明屬于管壁處理裝置技術領域，尤其涉及一種霍爾離子源及其放電系統。

背景技術

目前，為了延長各類管道的使用壽命，通常會對其管內壁進行處理，即朝其中壁面摻入外來原子，以改善工業過程中，管道的化學性能和/或物理性能。

為了達到以上目的，有例如化學氣相沉積、陽極化處理等技術方案進行管內壁處理，但是這些方法存在膜層與基底的結合力較弱、處理技術過于復雜等缺陷。

目前，等離子體中的離子、電子和其他高能粒子已被廣泛應用于基材清洗以及輔助和控制膜的生長工藝中，這些粒子不僅起到輔助鍍膜作用，還將沉積下來成為膜的一部分，因此，在進行沉積鍍膜前，利用等離子體進行清洗可以提高膜和基材的結合力。基于此，各大廠商開始利用等離子體滲氮的方法進行內壁處理。對于該方法來說，仍然具有一定的缺陷，即管內壁處理不均勻，特別是對于管徑較小的管道，更難做到均勻的離子注入和沉積鍍膜。

發明內容

為了解決上述問題，本發明公開了一種霍爾離子源，能夠在360度方向上引出均勻的離子束流，且具有較低的自濺射和較高的工質電離率。本發明還公開了上述霍爾離子源的放電系統，能夠使該霍爾離子源具有兩種放電模式，由此使得該霍爾離子源能夠以不同的工作模式來應對不同的工況。本發明的具體技術方案如下：

一種霍爾離子源，包括裝置本體；所述裝置本體為絕緣材料制成且為圓形結構，其外側設有槽口；所述裝置本體的兩側面分別設有第一磁極和第二磁極；所述裝置本體的中部設有相互對稱且貫穿裝置本體和兩個磁極的第一永磁體和第二永磁體。

本發明利用兩個永磁體，通過第一磁極和第二磁極對磁場的引導作用，在槽口產生平行于裝置本體軸向的環形磁靜場，由此實現霍爾離子源的360°均勻放電，通過該環形磁靜場有效約束放電等離子體中的電子，從而很好的降低自濺射、提高工質氣體的電離率。

優選的，所述裝置本體的中部設有用于離子源氣體進入裝置本體的送氣孔，所述槽口設有用于離子源氣體從裝置本體的內部噴出的若干出氣孔。

在本發明中，離子源氣體進入裝置本體后，由磁場引導，使離子源氣體從出氣孔中360°噴出，由此提高放電氣體的噴出均勻性。

優選的，所述裝置本體的內部設有若干依次連通的環形緩沖腔；靠近裝置本體中心的緩沖腔與送氣孔連通；遠離裝置本體中心的緩沖腔與槽口連通。

在本發明中，所述緩沖腔的設置進一步解決了離子源其他流速過快而來不及電離就被噴出放電位置的問題，并以此控制了放電位置內的氣壓梯度和大小分布，降低氣體流速，并進一步提高了放電氣體的噴出均勻性。

優選的，緩沖腔共設有三級，分別為第一級緩沖腔、第二級緩沖腔和第三級緩沖腔；所述第一級緩沖腔與送氣孔連通；所述第一級緩沖腔通過若干沿其腔壁均勻排列的第一緩沖孔與第二級緩沖腔連通；所述第二級緩沖腔通過若干沿其腔壁均勻排列的第二緩沖孔與第三級緩沖腔連通；所述第三級緩沖腔通過若干沿其腔壁均勻排列的出氣孔與槽口連通。

本發明利用三級緩沖腔即能很好的降低離子源氣體的流速，以實現離子源氣體的噴出均勻性。

優選的，出氣孔的數量大于第二緩沖孔的數量大于第一緩沖孔的數量。

本發明利用逐級增加連通孔的結構，使得離子源氣體的均勻性獲得逐級提高，由此使得噴出的離子源氣體均勻性更好。