[发明专利]一种级联漂移管电势阱装置及其使用方法

说明书

本发明涉及一种级联漂移管电势阱装置及其使用方法，其包括漂移管、电子反射电极、电子枪阴极、电子枪阳极、真空管道、螺线管和铁轭；漂移管设置为多个，并沿轴线方向间隔设置在真空管道内，位于真空管道的入口端设置有所述电子枪阴极和电子枪阳极，位于所述真空管道的出口端设置有所述电子反射电极，多个所述漂移管位于所述电子枪阳极与所述电子反射电极之间；所述真空管道外部设置有所述螺线管，且螺线管的外部设置有所述铁轭。本发明可以将注入的特定电荷态的离子束进行压缩储存，在离子束流储存达到饱和之后，通过快引出或慢引出的方式，可以得到不同脉冲长度的强流离子脉冲束。相比于单个离子源的引出束流，可以有效提高了束流的脉冲强度。

技术领域

本发明涉及一种电势阱，特别是关于一种级联漂移管电势阱装置及其使用方法。

背景技术

现代技术的发展需要加速器能够提供越来越强的高电荷态重离子束流。例如，美国在建的FRIB(Facility for Rare Isotope Beams)项目，需要约470eμA的U³⁴⁺离子束流，由于离子源的产生能力有限，采取了折衷的双电荷态技术，即U³³⁺+U³⁴⁺双离子束加速的办法；日本RIKEN(RIkagaku KENkyusho/Institute of Physical and Chemical Research)的RIBF(RadioIsotope Beam Facility)装置，则需要525eμA的U³⁵⁺；需要U³⁴⁺离子束流强度达到1emA以上，是现有国际最好水平的两倍以上。

目前，获得高电荷态离子束流的装置主要有电子回旋共振离子源(ElectronCyclotron Resonance Ion Source,ECRIS)和电子束离子源(Electron Beam Ion Source,EBIS)。为了提高装置性能，这两种离子源均已应用了超导技术以及其他辅助手段，例如ECR离子源还采用偏压盘技术、采用铝作为等离子体弧腔的材料等。然而其他辅助技术的提升是有限的，所用的超导线材也将从NbTi超导材料发展到Nb₃Sn超导材料，离子源造价在不断提升，技术难度也在提高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种级联漂移管电势阱装置及其使用方法，其造价低、并能有效提高离子束流强度。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种级联漂移管电势阱装置，其包括漂移管、电子反射电极、电子枪阴极、电子枪阳极、真空管道、螺线管和铁轭；所述漂移管设置为多个，并沿轴线方向间隔设置在所述真空管道内，位于所述真空管道的入口端设置有所述电子枪阴极和电子枪阳极，位于所述真空管道的出口端设置有所述电子反射电极，多个所述漂移管位于所述电子枪阳极与所述电子反射电极之间；所述真空管道外部设置有所述螺线管，且所述螺线管的外部设置有所述铁轭。

进一步，多个所述漂移管与所述电子枪阴极、电子枪阳极及电子反射电极位于同一中心轴线上。

进一步，每个所述漂移管均能独立控制电位；每个所述漂移管都具有与全粒子尺寸相吻合的孔径。

进一步，所述电子枪阴极采用中空结构；所述电子枪阳极包括内圈阳极和外圈阳极，所述外圈阳极套设在所述内圈阳极外部；所述外圈阳极与所述内圈阳极之间具有空隙，且两者之间通过陶瓷支撑柱连接；所述内圈阳极采用中空结构。

一种基于如上述装置的使用方法，该方法中采用十个所述漂移管，第一个所述漂移管至第十个所述漂移管从左至右依次设置在所述真空管道内，其包括以下步骤：

S1、确定级联漂移管电势阱装置所需的真空度；

S2、确定级联漂移管电势阱装置中各电极的尺寸及电势；

S3、离子束的压缩与储存；

S4、引出离子束。