[实用新型]一种电离效果稳定的射频离子源中和器

说明书

技术领域

本实用新型涉及射频离子源中和器技术领域，更具体地，涉及一种电离效果稳定的射频离子源中和器。

背景技术

离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置，它是各种类型的离子加速器、质谱仪、电磁同位素分离器、离子注入机、离子束刻蚀装置、离子推进器以及受控聚变装置中的中性束注入器等设备不可缺少的部件。离子源中和器是向离子源引出的离子束发射电子，使束电流和束电荷得到中和的离子发射部件。

传统的中和器靠加热灯丝产生自由电子，由于灯丝寿命短，一般只有不到10小时的连续工作时间，而基于射频技术驱动的离子源中和器，其寿命可以大大延长到1000小时以上，极高地提高了工作效率。但是现有的射频离子源中和器的射频线圈长时间工作后温度能达到数百度，温度的改变使得射频线圈产生变形，这将导致中和器的电离效果不稳定；另外，现有的射频线圈裸露在空气中，氧化效果严重，影响使用寿命的同时也影响电离效果。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电离效果稳定的射频离子源中和器，其射频线圈不会随工作时间的延长而变形，保证了中和器电离效果的稳定性，且射频线圈的氧化效果得到有效抑制，提高射频线圈使用寿命的同时保证电离效果。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种电离效果稳定的射频离子源中和器，包括射频电源、射频感抗匹配网络、起辉维持极、外罩体、射频线圈、绝缘电离腔体及正离子收集极；射频电源通过射频感抗匹配网络与射频线圈连接；射频线圈螺旋设于绝缘电离腔体的外侧壁，外罩体套设于射频线圈的外侧，外罩体无顶部及底部；绝缘电离腔体罩设于正离子收集极且与正离子收集极围合形成绝缘电离腔室；绝缘电离腔体开设有发射孔，起辉维持极开设有与发射孔对应的第一通孔；正离子收集极开设有用于通入惰性气体的进气通道，以及连通进气通道和绝缘电离腔室之间的惰性气体供气孔；起辉维持极用于维持中和器内部的电离状态。

上述方案中，通过将射频线圈螺旋设于绝缘电离腔体的外侧壁，并将外罩体套设于射频线圈的外侧，使得射频线圈得到固定，不容易随工作时间的延长而产生变形，保证了中和器电离效果的稳定性，而且外罩体的设置减少了射频线圈与空气的接触面，进而使得射频线圈的氧化效果得到有效抑制，在提高射频线圈使用寿命的同时保证了电离效果。

优选地，绝缘电离腔体的外侧壁设有螺旋线槽，射频线圈螺旋设于螺旋线槽内。螺旋线槽与外罩体配合使用，便于将射频线圈进一步牢固固定，以进一步防止射频线圈产生变形，提高中和器电离效果的稳定性。

优选地，所述离子源中和器还包括罩射于外罩体外的屏蔽外壳，屏蔽外壳开设有与发射孔对应的第二通孔。利用屏蔽外壳进行屏蔽，避免外界因素对惰性气体的电离造成干扰，进一步提高了电离效果的稳定性和可靠性。

优选地，所述离子源中和器还包括设于外罩体与屏蔽外壳之间的导热片。导热片的设置便于将外罩体内的热量传输到屏蔽外壳上，进而加快热量散发的速度，使得射频线圈不产生变形，从而进一步提高中和器电离效果的稳定性。进一步优选地，所述导热片为石墨结构；这能进一步提高散热效果。

优选地，外罩体的顶部设有上沿台阶，射频线圈位于上沿台阶下。上沿台阶的设置能防止射频线圈上沿与屏蔽外壳接触发生短路情况。进一步优选地，绝缘电离腔体外侧壁的底部设有用于支撑外罩体的支撑部；支撑部与上沿台阶配合能更好地固定射频线圈，防止其产生变形。

优选地，外罩体及绝缘电离腔体为氮化铝陶瓷结构。这样设置能加快外罩体内热量的散失，使得射频线圈不产生变形，从而进一步提高中和器电离效果的稳定性。

优选地，外罩体上设有防卡死开口。防卡死开口设置在外罩体的竖直方向，这不但便于将外罩体安装在射频线圈的外侧，而且还能防止射频线圈膨胀后卡住外罩体，使外罩体无法拆下来。

优选地，所述离子源中和器还包括与正离子收集极连接的正离子收集极电源；还包括与所述起辉维持极连接的起辉维持极电源。正电子收集极电源的正极接地，正电子收集极电源的负极连接正离子收集极；起辉维持极电源的正极连接起辉维持极，起辉维持极电源的负极连接正电子收集电源的负极；通过调整起辉维持极电源，起辉后使起辉维持极保持电流稳定，从而保证中和器内部保持电离工作状态；通过正离子收集极电源和起辉维持极电源对正离子收集极和起辉维持极进行调节，实现工艺参数简单稳定可调，提高了操作便利性。