[发明专利]一种用于二次离子质谱仪的射频负离子源

权利要求书

1.一种用于二次离子质谱仪的射频负离子源，其特征在于，包括：

离子源源体，包括放电腔室以及设置在所述放电腔室外部的封装磁体，所述封装磁体包括沿所述放电腔室的轴向分布的等离子体约束部和偏移磁场生成部；所述等离子体约束部能够产生对所述放电腔室内产生的等离子体进行空间约束的磁场，所述偏移磁场生成部能够产生使得被引出所述放电腔室的负电性粒子中电子的运动发生偏移的磁场；

射频注入组件，包括气源供给部和射频注入部，所述气源供给部向所述放电腔室内馈入工作气体，所述射频注入部安装在所述离子源源体的前端侧，向所述放电腔室内馈入射频，使得馈入所述放电腔室内的工作气体离化产生等离子体；

离子束引出系统，安装在所述离子源源体的后端侧，包括由前向后依次布置的等离子体电极、吸极和地电极；所述等离子体电极、吸极和地电极上分别对应开设有第一引出孔、第二引出孔和第三引出孔，且第一至第三引出孔呈同轴分布；所述等离子体电极用于对等离子体的状态进行调制；所述吸极用于吸附自负电性粒子中偏移出的电子，并初步加速引出的负离子束；所述地电极用于加速负离子束至目标能量；

所述射频注入部包括射频天线、陶瓷窗和法兰，所述法兰固定在所述放电腔室的前侧端，所述陶瓷窗固定在所述法兰的中心位置，所述射频天线呈平面螺旋结构地压设在所述陶瓷窗的外侧面上；所述气源供给部包括径向设置在所述法兰上的进气管道，所述进气管道的出气口贯穿所述法兰的内侧壁与所述放电腔室连通，所述进气管道的进气口位于外部；

在所述法兰上设置与所述放电腔室连通的真空测量管道，在所述法兰内设置第二环腔，所述第二环腔环绕于所述陶瓷窗的外部，在所述法兰上设置与所述第二环腔连通的第二进水口和第二出水口；所述射频天线的一端连接进水管道，所述射频天线的另一端连接出水管道；

所述射频注入部还包括射频屏蔽罩，罩设在所述法兰的外部，所述射频屏蔽罩上预留有冷却水通道和电缆通道，所述冷却水通道与所述进水管道、出水管道连通，所述陶瓷窗采用氮化铝陶瓷片。

2.如权利要求1所述的一种用于二次离子质谱仪的射频负离子源，其特征在于，所述封装磁体包括固定设置在所述放电腔室外部的封装体，嵌设于所述封装体内的钕铁硼永磁体，分布于所述等离子体约束部的钕铁硼永磁体能够产生多极Cusp磁场构型，能够对所述放电腔室内产生的等离子体进行空间约束；分布于所述偏移磁场生成部的钕铁硼永磁体能够产生横向过滤磁场，能够使被引出所述放电腔室的负电性粒子中电子的运动发生偏移。

3.如权利要求1所述的一种用于二次离子质谱仪的射频负离子源，其特征在于：所述等离子体电极呈U型杯状结构，所述等离子体电极的底部位于所述放电腔室内，所述等离子体电极和放电腔室之间相互绝缘，所述等离子体电极的底部中心开设第一引出孔；所述吸极包括环形体以及间隔平行设置在所述环形体底部的吸极前电极和吸极后电极，所述吸极前电极和吸极后电极的中心均设置开孔，两所述开孔共同构成所述第二引出孔，所述吸极的底部位于所述等离子体电极内，所述吸极和等离子体电极之间相互绝缘，所述地电极呈U型杯状结构，所述地电极的底部位于所述吸极内，所述地电极和吸极之间相互绝缘，所述地电极的底部中心开设第三引出孔；所述等离子体电极、吸极和地电极共同通过绝缘框架体固定在所述放电腔室的后端侧。

4.如权利要求3所述的一种用于二次离子质谱仪的射频负离子源，其特征在于：在所述等离子体电极内形成有第三环腔，在所述等离子体电极上设置与所述第三环腔连通的第三进水口和第三出水口。

5.如权利要求3所述的一种用于二次离子质谱仪的射频负离子源，其特征在于：所述放电腔室、等离子体电极、吸极和地电极两两之间均通过陶瓷环隔开进行绝缘。

6.如权利要求3所述的一种用于二次离子质谱仪的射频负离子源，其特征在于：所述地电极的侧壁开设抽气孔。

7.如权利要求2所述的一种用于二次离子质谱仪的射频负离子源，其特征在于：所述封装体采用无磁性的金属材料。