[发明专利]一种离子源

摘要

本发明涉及一种离子源，包括气体电离装置、离子光学系统和等离子体桥式中和器，所述气体电离装置用于产生等离子体，所述离子光学系统用于从等离子体中抽取离子束并加速，所述等离子体桥式中和器用于向离子束发射电子生成中性离子束；所述离子源还包括检测系统和控制系统，其中检测系统用于检测离子源出射位置的等离子体电位径向分布，控制系统用于根据等离子体电位径向分布调整等离子体桥式中和器的阴极轴线与离子束轴线之间的夹角。本发明可以在离子源采用不同的离子束参数时，根据等离子体电位径向分布来动态调整等离子体桥式中和器的位置，从而达到最佳的中和效果。

主权项

一种离子源，包括：气体电离装置(1)、离子光学系统(2)和等离子体桥式中和器(3)，所述气体电离装置(1)用于产生等离子体，所述离子光学系统(2)用于从所述等离子体中抽取离子束并加速，所述等离子体桥式中和器(3)用于向所述离子束发射电子生成中性离子束；其特征在于：所述离子源还包括检测系统(4)和控制系统(5)，所述检测系统(4)用于检测离子源出射位置的等离子体电位径向分布，所述控制系统(5)用于根据所述等离子体电位径向分布调整所述等离子体桥式中和器(3)的阴极轴线与离子束轴线之间的夹角：所述控制系统(5)逐级调整所述等离子体桥式中和器(3)的阴极轴线与离子束轴线之间的夹角，同时通过检测系统(4)检测当前夹角对应的等离子体电位径向分布，判断该等离子体电位径向分布是否满足预设条件，是则停止夹角调整操作，否则继续夹角调整操作；等离子体桥式中和器(3)包括：放电室腔体(31)以及置于该放电室腔体(31)内部的钨丝电子发射极(32)，该钨丝电子发射极(32)通过加热电源接入端(33)连接加热电源，该钨丝电子发射极(32)还通过偏压电源接入端(34)连接偏压电源，放电室腔体(31)上设有气孔(35)，用于通入惰性气体，放电室腔体(31)中被偏置的钨丝电子发射极(32)向室壁发射电子，在腔体内部放电形成等离子体，等离子体中的电子从放电室腔体的喷口(36)被耦合电压抽出进入离子束；所述等离子体桥式中和器(3)安装在底座(6)上，所述控制系统(5)通过控制所述底座(6)旋转来调整等离子体桥式中和器(3)的阴极轴线与离子束轴线之间的夹角；所述控制系统(5)还用于控制所述底座(6)移动以调整所述等离子体桥式中和器(3)与离子束之间的径向距离，以及所述等离子体桥式中和器(3)与离子光学系统(2)的轴向距离；所述控制系统(5)还与等离子体桥式中和器(3)的电源连接，用于根据所述径向距离以及轴向距离调整所述等离子体桥式中和器(3)的耦合电压；所述控制系统(5)通过以下公式设置等离子体桥式中和器(3)的耦合电压V：V=Lr×(0.0068Ls2-0.1118Ls+35.97);]]>其中，Lr为等离子体桥式中和器(3)与离子束之间的径向距离，Ls为等离子体桥式中和器(3)与离子光学系统的轴向距离。