[实用新型]一种电子轰击式离子源放电室

说明书

技术领域

本实用新型属一种离子源装置，具体涉及电子轰击式离子源放电室的阳极和磁场分布结构。

背景技术

电子轰击式离子源(通常称考夫曼源)源于空间推进，但目前已被广泛应用于材料表面改性：如大面积离子注入(见专利号862010756)、离子束动态共混，以及材料表面加工：如刻蚀、抛光、溅射及辅助镀膜等.其结构主要包括放电室和离子束引出系统.放电室用于产生离子，离子束引出系统用于引出和加速离子。放电室包含发射电子的阴极和接受电子在放电室内产生放电的阳极，在阴极与阳极之间设有按不同形状分布的磁场，其作用是使从阴极发射的电子产生回旋与进入放电室的气体原子或分子发生碰撞，使气体游离，化为离子和电子，从而在阳极和阴极间产生放电，而放电室产生的离子再由装在放电室一端的离子束引出系统引出。

由于放电消耗功率，再加上热电子发射阴极所耗功率，这类装置放电室的温度可高达3-4百度。现有技术均采用高居里点永久磁钢的非水冷阳极结构如图1所示。其阳极均由非水冷圆筒形或多个圆环组成。高性能磁钢虽工作温度可高于此温度值，但由干其磁场强度随温度变化，当温度过分升高时，磁场强度下降明显，尤其是由于离子源工作时频繁开停，使磁钢温度频繁变化，从而导致磁性能降低，致使放电室磁场分布改变，从而影响离子源性能。其结果是使放电效率下降，引出束流减少，且束流分布均匀性改变.若使用环境允许温度低于此温度，离子源就无法使用。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可以降低工作温度、保持磁场磁性能及分布稳定的电子轰击式离子源放电室。

解决上述问题的技术方案是(参见实施例图)：本实用新型设有环绕放电室的磁体(2)，放电室纵向后端设有阴极(14)，磁体(2)后部设有延伸到阴极侧部的后极靴(1)，中部设有向纵向中心轴线方向延伸的中极靴(3)，前部设有向纵向中心轴线方向延伸的前极靴(5)，其特征在于：放电室里设有杯体形阳极(9)，其环形侧壁位于中极靴、前极靴极尖内侧，底面位于后侧，阴极(14)前端穿过杯体形阳极底面设置的中心孔(9a)，伸进阳极的杯形放电空腔，杯体形阳极的环形底内设有带冷却液入口和出口的冷却液腔(13)。

进一步方案是：杯体形阳极(9)环形底内设置的冷却腔液腔(13)从外周边向前延伸到杯体形阳极的侧壁内(参见图4)。

本实用新型带冷却液腔的杯体形阳极具有局部冷却或全冷却功能，在工作中，可通过循环的冷却液对阳极进行冷却，降低离子源放电室内的温度，保证磁场性能的稳定，消除温升对离子源性能产生的不良影响，同时杯体形阳极为一体化结构，便于装卸、清洗、维修。

附图说明

图1、现有离子源放电室结构示意图

A-发散场结构示意图

B-多极场结构示意图

C-会切场(CMF)结构示意图

图2、本实用新型实施例1结构示意图

图3、图2所示实施例放电室拆分状态结构示意图

图4、本实用新型实施例2结构示意图

图5、图4所示实施例的杯体形阳极9结构示意图

图6、本实用新型实施例3的阳极结构示意图

1-后极靴 2-磁体 3-中极靴 5-前极靴 6-屏栅 7-加速栅 8-外套9-阳极 10-磁力线 11-输出管 12-输入管 13-冷却液腔 14-阴极15-阴极固定架 16-阳极电源 17-阴极电源 18-加速极电源 19-屏极电源

具体实施方式

实施例1

本例为用于电子轰击式离子源(或称考夫曼源)的放电室。

参见图2、图3，本例放电室的磁路组件D设有环绕放电室的永久磁体2，该磁体是由若干与纵向中心轴线OO^/平行的永久磁棒环绕纵向中心轴线OO^/圆周向均匀排列形成的圆筒形，磁体2后端设有向纵向中心轴线OO^/方向延伸的圆环状后极靴1，该圆环状后极靴1与在靠近其中心孔1a的部位设置的向前延伸形成的前端开口的圆筒形后极靴1c为一整体。磁体2中部设有向纵向中心轴线OO^/方向延伸的中极靴3，前端设有向纵向中心轴线OO^/方向延伸的前极靴5。

后极靴1、中极靴3和前极靴5均为低碳钢材料。