[发明专利]一种获得难熔金属的带状束金属离子的装置

权利要求书

1.一种获得难熔金属的带状束金属离子的装置，其特征在于，包括：离子源、第一磁性系统、第二磁性系统和电源；

所述离子源包括阳极、阴极和中间电极，所述中间电极包括由铁磁棒和磁轭形成的具有环形收缩空间的电极；所述阴极围成工作腔，设置于所述阳极的垂直位置上；所述电源的一端连接所述阳极，另一端连接所述阴极；

所述第一磁性系统包括：铁磁棒、磁轭、磁路和第一线圈；所述磁路、磁轭均设置有通孔，所述铁磁棒插入所述通孔中，所述铁磁棒的第一端连接所述磁轭，所述铁磁棒的第二端连接所述磁路，所述磁路和磁轭之间的所述铁磁棒的四周设置所述阳极，所述第一线圈位于所述磁轭了磁路形成的空间内；所述第一磁性系统在狭槽中产生径向磁场；所述阴极对应所述铁磁棒的位置设置有第一通孔；所述第一通孔的直径大于所述磁路、磁轭的通孔的直径；

所述第二磁性系统包括：第一铁磁性盘壁、第二铁磁性盘壁和第二线圈；所述第一铁磁性盘壁和所述第二铁磁性盘壁形成线圈空间，所述第二线圈设置于所述线圈空间中；所述第一铁磁性盘壁和所述第二铁磁性盘壁对应所述第一通孔的位置上均设置有开孔，由所述开孔形成发射通道；所述发射通道的侧壁上设置有由离子溅射材料制成的插入件。

2.根据权利要求1所述的获得难熔金属的带状束金属离子的装置，其特征在于，还包括加速电极，所述加速电极设置于所述发射通道对应的位置，所述加速电极的通道的截面形状与所述发射通道的截面形状相同。

3.根据权利要求1所述的获得难熔金属的带状束金属离子的装置，其特征在于，所述电源包括第一电源单元和第二电源单元；

所述电源的一端连接所述阳极，另一端连接所述阴极，包括：所述第一电源单元的正极连接所述阴极，所述第一电源单元的负极连接所述阳极；所述第二电源单元的正极连接所述阴极，所述第二电源单元的负极连接所述第二磁性系统。

4.根据权利要求1所述的获得难熔金属的带状束金属离子的装置，其特征在于，还包括中间电极绝缘体，所述中间电极绝缘体设置于所述磁轭和第一铁磁性盘壁之间，使所述中间电极、阴极和第二磁性系统之间电隔离。

5.根据权利要求1所述的获得难熔金属的带状束金属离子的装置，其特征在于，所述阴极包括玻璃材料，所述具有玻璃材料的阴极部分面向所述阳极。

6.根据权利要求1所述的获得难熔金属的带状束金属离子的装置，其特征在于，所述发射通道的截面形状为椭圆形，所述第二磁性系统具有朝向所述发射通道中心凸出的拱形磁场。

7.根据权利要求6所述的获得难熔金属的带状束金属离子的装置，其特征在于，所述第二磁性系统中两个磁极之间的距离满足以下公式：

其中，h为第二磁性系统中两个磁极之间的距离，2a是两个磁极的厚度，b是椭圆的半短轴的长度，t是插入件的厚度；

或者，所述第二磁性系统中两个磁极之间的距离满足以下公式：

其中，h为第二磁性系统中两个磁极之间的距离，b是椭圆的半短轴的长度。

8.根据权利要求6所述的获得难熔金属的带状束金属离子的装置，其特征在于，所述椭圆形截面的短轴长度2b大于两倍的阴极宽度。

9.根据权利要求7所述的获得难熔金属的带状束金属离子的装置，其特征在于，所述椭圆形截面的短轴长度2b大于或等于2mm。

10.根据权利要求6所述的获得难熔金属的带状束金属离子的装置，其特征在于，该装置处于工作状态时，所述电源被接通后，在狭缝槽中形成具有封闭电子漂移的收缩放电，该狭缝槽具有在致密阳极和稀疏阴极等离子体之间形成双静电层的结构；阴极的等离子体通过静电层与空心阴极的壁隔开，静电层的电压为100V，为放电电压的一半。