[实用新型]一种微秒级真空弧离子源能谱分析仪装置

说明书

本实用新型公开了一种微秒级真空弧离子源能谱分析仪装置，包括一个金属外壳，所述金属外壳的顶部有一顶部开口，底部有一开口朝向顶部的凹形底部固定筒，凹形底部固定筒的开口处设置有圆环状的压环；所述金属外壳的内部由顶部开口一侧向内依次设置有引出电极、栅网、收集极，以及将引出电极、栅网、收集极隔开并固定的多片绝缘限位板，所述多片绝缘限位板之间形成腔体。本分析仪装置采用了近于全金属外壳设计，能够最大限度屏蔽外部电磁场的影响，例如真空弧离子源放电时产生的脉冲高压电场有可能对等离子体的扩散、对离子流的测量产生影响，而本分析仪装置可尽量屏蔽外部电磁场，获得更加准确的测量结果。

技术领域

本实用新型涉及一种能谱分析仪装置，具体涉及一种微秒级真空弧离子源能谱分析仪装置。

背景技术

真空弧离子源是一种短脉冲强流离子源，用于产生金属/混合离子束，具有体积小、单次可重复放电等特点，输出离子流强达数百mA量级，在中子发生器、离子注入机等方面有着重要的应用价值。通常在真空弧离子源的电极中以金属氢化物形式贮存工作物质氘元素，可在真空环境下长期贮存。工作时在真空弧离子源的阴-阳极间加载一脉冲高电压，经触发产生真空弧沿面放电，同时由于电子轰击、溅射等作用在沿面放电路径上产生发光斑点，称为阴极斑。阴极斑包含氘和金属离子体，经过膨胀扩散由引出电极把离子引出。

放电产生等离子体的电子密度、温度、离子成分等参数可通过朗缪尔探针、光谱仪以及飞行时间谱来进行诊断，获得真空弧离子源的性能信息。在真空弧离子源的物理机理研究方面，例如等离子体的扩散速度模型方面，如Davis等人利用能量分子器测量离子动能来验证势峰理论模型，发现实验测量的离子速度偏低，可能原因是受到真空度的影响导致不同电荷态离子速度差异较大，因此对离子扩散能谱进行精确的测量十分重要。对于离子能谱的测量，一是须确保真空腔具备足够高的真空度，避免离子扩散受到残余气体影响；二是该真空弧离子源为微秒级短脉冲，而能谱测量需要在不同能谱分析仪的偏压值下进行，如何确保不同脉冲下引出离子流的大小、离子成分及比例大致相等，特别是脉冲放电时阴极斑的位置会发生变化，是一大难题。

而现有的测量方法以及实验装置均存在差异，得到的离子扩散速度数据存在很大差别，导致测量数据不够准确。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中存在的测量不准确的问题，目的在于提供一种微秒级真空弧离子源能谱分析仪装置，解决上述问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种微秒级真空弧离子源能谱分析仪装置，包括一个金属外壳，所述金属外壳的顶部有一顶部开口，底部有一开口朝向顶部的凹形底部固定筒，凹形底部固定筒的开口处设置有圆环状的压环；所述金属外壳的内部由顶部开口一侧向内依次设置有引出电极、栅网、收集极，以及将引出电极、栅网、收集极隔开并固定的多片绝缘限位板，所述多片绝缘限位板之间形成腔体。

进一步地，一种微秒级真空弧离子源能谱分析仪装置，所述底部固定筒为外侧带螺纹的圆筒状结构，通过螺纹拧紧固定到金属外壳上；所述底部固定筒的底部一侧的中心位置有通孔，所述通孔突出至金属外壳外部。

底部固定筒通过螺纹固定到分析仪外壳上，馈电线从底部固定筒的通孔处通过。本实用新型分析仪装置整体近似于全金属密封结构，能够最大限度屏蔽外部电磁场的影响(如真空弧离子源脉冲高压放电时会产生强电磁场)，获得更加准确的测量结果。

进一步地，一种微秒级真空弧离子源能谱分析仪装置，所述引出电极的中心位置有一个锥形开口，顶部开口与引出电极形成等离子体扩散区，在引出电极中心的锥形开口形成离子流发射面。

进一步地，一种微秒级真空弧离子源能谱分析仪装置，所述金属外壳的顶部开口的内侧剖面为阶梯状结构，引出电极和金属外壳的顶部开口之间设置有一片绝缘限位板。