[发明专利]一种用于热阴极弧放电离子源的可更换灯丝组件

说明书

本发明涉及热阴极弧放电离子源技术领域，具体涉及一种用于热阴极弧放电离子源的可更换灯丝组件。本发明包括馈电连接铜杆、陶瓷管、安装法兰、金属保护管、屏蔽陶瓷管、灯丝安装端子、灯丝；安装法兰上设有两个馈穿孔，每个馈穿孔的两侧分别固定连接有陶瓷管和金属保护管，馈电连接铜杆的前端穿过陶瓷管和金属保护管中心进入真空环境，馈电连接铜杆穿出馈穿孔的部分上套有屏蔽陶瓷管，馈电连接铜杆前端连接有灯丝安装端子，灯丝连接在两个灯丝安装端子上。本发明能够保证离子源能够快速更换灯丝，便于维护和维修。

技术领域

本发明涉及热阴极弧放电离子源技术领域，具体涉及一种用于热阴极弧放电离子源的可更换灯丝组件。

背景技术

在热阴极弧放电离子源上，等离子体是通过空间电子的碰撞电离来产生的。为了使空间中有足够的自由电子，需要将阴极加热至3000K左右以实现电子的热发射，所以热阴极弧放电离子源的阴极通常使用钨材料制成的灯丝。钨灯丝需要馈入较大电流以维持加热，电流通常为100-120A，但同时钨灯丝作为弧放电的阴极，灯丝的正负两端均需要满足与放电室的绝缘。离子源在工作状态下内部为真空，灯丝在馈入大电流的同时还要满足真空密封要求。

传统的技术方案中，离子源上安装灯丝，需要将灯丝的陶瓷绝缘管通过可伐合金钎焊至离子源身上，并且馈电端子也通过可伐合金钎焊至陶瓷绝缘管上，以实现绝缘要求和真空密封要求。但这样的技术方案在使用中会带来难以维护和难以维修的问题。

在离子源运行过程中，如果出现灯丝损坏，例如：因灯丝电流过大出现的灯丝烧断现象，或者因局部电弧放电出现的灯丝熔毁现象，需要更换新的灯丝。因为馈电端子是焊接至离子源上的，无法取下，只能打开离子源，以便于更换新的灯丝。在更换过程中，需要准备配套的行车和吊具以拆卸离子源，并且离子源要长时间暴露于大气中，导致安装过程时间长，安装后需要较长时间用于抽真空至运行状态。

在离子源操作过程中，难免出现偶发性磕碰，造成可伐钎焊处出现破损或陶瓷破损，任一位置的破损均造成真空环境的破坏，使离子源无法运行。维修破损处或更换陶瓷需要拆卸离子源，将离子源整体放入到钎焊炉中进行重新焊接。此过程花费时间较长，技术难度较大，无法保证一次性修复成功。修复完毕后还需要真空检漏工作，再次将离子源恢复至工作状态也需要较长时间用来抽真空。

本发明提出了一种用于热阴极弧放电离子源的可更换灯丝组件，将解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中灯丝和可伐部件的安装问题，灯丝维护问题以及可伐部件的维修问题，本发明提供一种用于热阴极弧放电离子源的可更换灯丝组件，保证离子源能够快速更换灯丝，便于维护和维修。

本发明采用的技术方案：

一种用于热阴极弧放电离子源的可更换灯丝组件，包括馈电连接铜杆、陶瓷管、安装法兰、金属保护管、屏蔽陶瓷管、灯丝安装端子、灯丝；安装法兰上设有两个馈穿孔，每个馈穿孔的两侧分别固定连接有陶瓷管和金属保护管，馈电连接铜杆的前端穿过陶瓷管和金属保护管中心进入真空环境，馈电连接铜杆穿出馈穿孔的部分上套有屏蔽陶瓷管，馈电连接铜杆前端连接有灯丝安装端子，灯丝连接在两个灯丝安装端子上。

所述馈电连接铜杆为光滑杆，其后端连接外部供电电缆。

所述馈电连接铜杆与陶瓷管通过可伐合金焊接连接，保证馈电连接铜杆进入陶瓷管后真空密封。

所述陶瓷杆与安装法兰通过可伐合金焊接固定并实现真空密封。

所述屏蔽陶瓷管在馈电连接铜杆和安装法兰之间形成介质层，避免真空环境下出现的低压气体击穿而造成瞬间短路。

所述金属保护管对屏蔽陶瓷管进行保护并实现对屏蔽陶瓷管的定位。

所述灯丝安装端子上预留有灯丝安装孔，灯丝安装至灯丝安装孔中。