[发明专利]用于负氧离子束产生与引出的磁铁结构

说明书

本发明涉及一种用于负氧离子束产生与引出的磁铁结构，包括：磁铁封装本体，为中空的筒状结构，所述磁铁封装本体上沿其中心孔周向设置若干磁铁容置槽，且各磁铁容置槽沿轴向贯穿磁铁封装本体的两端面；磁铁，若干列所述磁铁分别封装于各个所述磁铁容置槽内，若干列磁铁被配置为在所述磁铁封装本体的中心轴线位置产生二极磁场。本发明能够提高引出负氧离子束的亮度；同时通过磁铁一端的过滤磁场，过滤掉与负氧离子一起被引出的电子，可以降低引出电源的功率及引出电极承受的热负载；通过该磁铁结构的引入，可以降低离子源的建造成本及显著延长离子源的运行寿命。

技术领域

本发明涉及二次离子质谱仪的负氧离子束打靶技术领域，具体是关于一种用于负氧离子束产生与引出的磁铁结构。

背景技术

二次离子质谱仪具有高精度、高灵敏度、高分辨率、高效率微区原位同位素和元素分析能力，在地球科学、材料科学、海洋科学、核科学和生命科学等领域有广泛的应用，是目前国际上最先进的大型微区原位分析仪器之一。射频负氧离子源是目前二次离子质谱仪上所采用的最先进的离子源，用来产生O^-、O₂^-离子，可用于地质年代学等领域开展科学研究。地质年代学分析主要利用放射性同位素来测定不同类型岩石与矿床形成年龄，目标测试离子为电正性的放射性同位素离子，由于强电负性的O^-、O₂^-离子可以有效提高电正性的二次离子产率，降低荷电效应对分析的影响，而其他类型离子不能高效产生二次离子，因此负氧离子源作为二次离子质谱仪器的初级离子束离子源，被广泛应用于地质年代学微区原位分析。

然而，在许多前沿领域和热点问题的研究中，为了提高事件年龄测量的精度，需要高亮度高空间分辨的负氧离子束。现有的射频负氧离子源上，并没有引入磁场对等离子体进行约束以及对负氧离子形成过程进行优化。为了提升负氧离子束的亮度及空间分辨能力，需要对负氧离子的形成及引出过程，引入磁场进行干预，可以使离子源的性能有显著的提升。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于负氧离子束产生与引出的磁铁结构，能够提高引出负氧离子束的亮度；同时通过磁铁一端的过滤磁场，过滤掉与负氧离子一起被引出的电子，可以降低引出电源的功率及引出电极承受的热负载；通过该磁铁结构的引入，可以降低离子源的建造成本及显著延长离子源的运行寿命。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明所述的用于负氧离子束产生与引出的磁铁结构，包括：磁铁封装本体，为中空的筒状结构，所述磁铁封装本体上沿其中心孔周向设置若干磁铁容置槽，且各磁铁容置槽沿轴向贯穿磁铁封装本体的两端面；磁铁，若干列所述磁铁分别封装于各个所述磁铁容置槽内，若干列磁铁被配置为在所述磁铁封装本体的中心轴线位置产生二极磁场。

所述的磁铁结构，优选地，所述磁铁容置槽的数量为20个，且各所述磁铁容置槽在所述磁铁封装本体上呈放射状均匀分布；相应地，所述磁铁也为20列。

所述的磁铁结构，优选地，由所述磁铁封装本体的水平方向沿逆时针开始数，奇数列的所述磁铁被配置为产生横向磁场，且两相邻奇数列的磁铁为一组，每组相邻奇数列的磁铁的磁场方向相对；偶数列的所述磁铁被配置为产生径向磁场。

所述的磁铁结构，优选地，所述偶数列的第2、6、10、14、18列的所述磁铁为N极磁铁；所述偶数列的第4、8、12、16、20列的所述磁铁为S极磁铁。

所述的磁铁结构，优选地，在第5、6、7列的所述磁铁的一端切掉一部分，切掉部分更换为S极磁铁；同时，在第15、16、17列的所述磁铁的一端也切掉一部分，切掉部分更换为N极磁铁；且两个切掉部分位于同一端。

所述的磁铁结构，优选地，所述磁铁封装本体由铝材料制成。

所述的磁铁结构，优选地，所述磁铁为全永磁材料。