[发明专利]中空阴极管启动方法、装置及中空阴极中和器

说明书

本申请涉及一种中空阴极管启动方法、装置及中空阴极中和器，所述方法包括：向中空阴极管导入工作气体；启动维持电源，向中空阴极管输入维持电流；对所述中空阴极管的头部位置进行持续加热；当所述中空阴极管的头部位置的温度满足热电子输出时，控制温度调整至设定温度值；开启阴极电源向中空阴极中和器提供工作电源；该技术方案能适应低温阴极材料工作环境，降低了高压启动对电源的要求，无需大量的气体流量来启动，便于启动控制。

技术领域

本申请涉及离子源设备技术领域，特别是一种中空阴极管启动方法、装置及中空阴极中和器。

背景技术

离子源设备主要包括中和器和离子源，其中，中和器的作用是产生电子，一般中和器采用中空阴极中和器，中空阴极中和器的中空阴极管工作时先输入工作气体(一般是惰性气体，如氩气)，然后高压启动，在氩气氛围下工作，实现稳定的电子流输出。

常用的技术方案中，参考图1，图1是常用的中空阴极中和器结构示意图，为了启动中空阴极，需要启动电源和维持电源同时参与，中空阴极管通过击穿胆管头部的气体产生电流回路，为了保证击穿，启动电源需要产生一个数千伏的高压，在击穿后，关闭高压的启动电源并维持电源开始工作，此时维持电源提供稳定的维持电流(约2A)输出确保中空阴极管稳定工作；完成启动后，中空阴极管接入阴极电源，通过阴极电源产生一个适当的电压实现电子流从中空阴极管不断引出。

由于高压启动的中空阴极管温度都比较高，一般达到2000度以上，导致低温的阴极材料无法在中空阴极中和器中使用，例如钨钡合金材料，使用温度一般在1000度以下，使得中空阴极管的设备成本高，而且高压启动对电源要求高，需要通入大的气体流量来启动，使用条件要求较高。

发明内容

基于此，有必要针对上述中空阴极管使用条件要求高的技术缺陷，提供一种中空阴极管启动方法、装置及中空阴极中和器。

一种中空阴极启动方法，用于启动中空阴极中和器中的中空阴极管，包括：

向中空阴极管导入工作气体；

启动维持电源，向中空阴极管输入维持电流；

对所述中空阴极管的头部位置进行持续加热；

当所述中空阴极管的头部位置的温度满足热电子输出时，控制温度调整至设定温度值；

开启阴极电源向中空阴极中和器提供工作电源。

在一个实施例中，所述工作气体为惰性气体，导入工作气体的气体量为5-10sccm；所述维持电流的电流范围为200mA-500mA。

在一个实施例中，对所述中空阴极管的头部位置进行持续加热，包括：

启动加热电源对设于中空阴极管的头部位置周围的加热部件进行供电，对中空阴极管进行加热。

一种中空阴极管启动装置，包括：设置于中空阴极管的头部位置处的加热部件，以及连接所述中空阴极管的维持电源；

所述加热部件设于所述中空阴极管的头部周围；所述维持电源的负极连接中空阴极管、正极连接维持极；

所述维持电源用于在启动中空阴极管时，向中空阴极管提供维持电流；

所述加热部件用于对中空阴极管进行加热，直至所述中空阴极管的头部位置的温度满足热电子输出时止。

在一个实施例中，所述的中空阴极管启动装置还包括：连接所述加热部件的加热电源，用于向所述加热部件提供加热电流。

在一个实施例中，所述加热部件包括紧密缠绕在中空阴极管头部的加热丝；

所述加热电源为交流电源或直流电源，所述加热电源的一端连接中空阴极管，另一端连接所述加热丝。