專利名稱：超導(dǎo)高電荷態(tài)ecr離子源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種核物理實(shí)驗(yàn)中用的ECR離子源。
高電荷態(tài)ECR(電子回旋共振)離子源的工作原理是微波從注入端進(jìn)入離子源的腔體中，該腔體是真空系統(tǒng)的一部分，內(nèi)充工作氣體，當(dāng)微波頻率等于電子回旋運(yùn)動(dòng)頻率時(shí)，部分電子將發(fā)生共振并從微波中吸收能量，電子加速至很高能量，通過逐級(jí)碰撞電離產(chǎn)生高電荷態(tài)離子；另外離子源的軸向超導(dǎo)線包形成的軸向磁鏡場；徑向超導(dǎo)線包形成徑向六極磁場，兩磁場迭加形成磁約束。軸向磁鏡場在腔體中央有最小值，在此處等離子體保持最高密度，高電荷態(tài)離子最終經(jīng)等離子體電極的小孔被吸極吸出。由于ECR離子源具有可長期穩(wěn)定工作、無使用壽命限制，且是目前可提供最強(qiáng)高電荷態(tài)離子流的最有效工具，因而大量應(yīng)用于重離子加速器，且在其他類型的加速器上應(yīng)用也呈增長趨勢。這主要由于隨著被加速離子電荷態(tài)的提高，離子最終被加速的能量可以成平方的增加(離子能量W-Z2，其中W是離子被加速的能量，Z是離子的電荷態(tài)數(shù))；因而對(duì)于被加速的離子能量相同時(shí)，加速帶Z個(gè)電荷的離子時(shí)(如用直線加速器加速)，可使直線加速器的加速電壓降低Z倍，因而可明顯降低加速器的運(yùn)行成本。因此，目前除加速器用外，現(xiàn)在新興的高離化原子物理實(shí)驗(yàn)條件也只有ECR源才能提供。另在工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域需要ECR源的趨勢也日漸興起，特別是在國際上這種源已用于材料表面改性、半導(dǎo)體滲渣等應(yīng)用領(lǐng)域。基于這些優(yōu)勢，國際上ECR源的發(fā)展日新月異，總的來說，提高軸向磁鏡場及徑向六極場、提高微波頻率能大幅度地提高高電荷態(tài)離子的產(chǎn)額。目前利用常規(guī)室溫線包所建造的高電荷態(tài)ECR離子源軸向磁鏡場最高只能達(dá)到1.7T。另世界上現(xiàn)有的和正在建造的超導(dǎo)ECR源、常規(guī)線包ECR源均為軸向磁場線包包在徑向磁場線包或永磁體的外部，對(duì)常溫離子源來說，這樣的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)很多，但對(duì)于超導(dǎo)源來說，這種結(jié)構(gòu)卻存在很大的缺點(diǎn)，它使線包之間產(chǎn)生巨大的作用力，各方向上的分力為數(shù)萬牛頓。其間的任何一點(diǎn)微小滑動(dòng)，都會(huì)引起失超。
本實(shí)用新型的目的是為了提供一種磁鏡場場強(qiáng)高、大幅度地提高軸向場、徑向場，兩種線包之間作用力減少、結(jié)構(gòu)緊湊的超導(dǎo)高電荷態(tài)ECR離子源。
本實(shí)用新型的目的可通過如下措施來實(shí)現(xiàn)一種超導(dǎo)高電荷態(tài)ECR離子源，包括外殼；在離子源腔體的外部套有軸向超導(dǎo)線包A、內(nèi)環(huán)固定軟鐵和軸向超導(dǎo)線包C，軸向超導(dǎo)線包B夾在內(nèi)環(huán)固定軟鐵和徑向線包塊狀固定軟鐵之間；在軸向超導(dǎo)線包A、B、C外的徑向?qū)ΨQ位置至少設(shè)有4個(gè)徑向超導(dǎo)線包；徑向超導(dǎo)線包通過徑向線包塊狀固定軟鐵固定；徑向超導(dǎo)線包和軸向超導(dǎo)線包A、C的外部由軸端固定軟鐵A、B和外環(huán)固定軟鐵固定，所有的超導(dǎo)線包和固定軟鐵均置于液He杜瓦中，該杜瓦與制冷機(jī)相聯(lián)。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型將軸向超導(dǎo)線包置于徑向線包之內(nèi)，可以減少線包相互之間的作用力，避免了常規(guī)的軸向線包在徑向線包或永磁體之外的各線包之間分力很大的缺陷，避免了失超。
2、本實(shí)用新型在軸向和徑向線包之間，利用軟鐵大幅度提高軸向場，同時(shí)這些軟鐵用于超導(dǎo)線包的緊固工具。
3、本實(shí)用新型具有較高的軸向磁鏡場，采用較小的弧腔，較高的磁鏡場，使其結(jié)構(gòu)緊湊，容易實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖給出


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意
圖1-徑向超導(dǎo)線包 2-內(nèi)環(huán)固定軟鐵3-軸向超導(dǎo)線包A4-軸向超導(dǎo)線包B 5-軸向超導(dǎo)線包C 6-徑向線包塊狀固定軟鐵7-軸端固定軟鐵A 8-外環(huán)固定軟鐵9-液He杜瓦10-制冷機(jī) 11-離子源腔體 12-軸端固定軟鐵B圖2是本實(shí)用新型的軸向和徑向線包的裝配立體示意圖本實(shí)用新型還將結(jié)合附圖實(shí)施例作進(jìn)一步詳述參照
圖1、2，一種超導(dǎo)高電荷態(tài)ECR離子源，包括外殼；在離子源腔體11的外部套有軸向超導(dǎo)線包A3、內(nèi)環(huán)固定軟鐵2和軸向超導(dǎo)線包C5，軸向超導(dǎo)線包B4夾在內(nèi)環(huán)固定軟鐵2和徑向線包塊狀固定軟鐵6之間；在軸向超導(dǎo)線包A3、B4、C5外的徑向?qū)ΨQ位置設(shè)有6個(gè)徑向超導(dǎo)線包1；徑向超導(dǎo)線包1通過徑向線包塊狀固定軟鐵6固定；徑向超導(dǎo)線包1和軸向超導(dǎo)線包A3、C5的外部由軸端固定軟鐵A7、B12和外環(huán)固定軟鐵8固定，所有的超導(dǎo)線包和固定軟鐵均置于液He杜瓦9瓶中，被液氦浸泡，該杜瓦9與制冷機(jī)10相聯(lián)，制冷機(jī)10為杜瓦9提供冷能。
權(quán)利要求1.一種超導(dǎo)高電荷態(tài)ECR離子源，包括外殼；其特征在于在離子源腔體(11)的外部套有軸向超導(dǎo)線包A(3)、內(nèi)環(huán)固定軟鐵(2)和軸向超導(dǎo)線包C(5)，軸向超導(dǎo)線包B(4)夾在內(nèi)環(huán)固定軟鐵(2)和徑向線包塊狀固定軟鐵(6)之間；在軸向超導(dǎo)線包A(3)、B(4)、C(5)外的徑向?qū)ΨQ位置至少設(shè)有4個(gè)徑向超導(dǎo)線包(1)；徑向超導(dǎo)線包(1)通過徑向線包塊狀固定軟鐵(6)固定；徑向超導(dǎo)線包(1)和軸向超導(dǎo)線包A(3)、C(5)的外部由軸端固定軟鐵A(7)、B(12)和外環(huán)固定軟鐵(8)固定，所有的超導(dǎo)線包和固定軟鐵均置于液He杜瓦(9)中，該杜瓦(9)與制冷機(jī)(10)相聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超導(dǎo)高電荷態(tài)ECR離子源,包括外殼;在離子源腔體的外部套有軸向超導(dǎo)線包A、內(nèi)環(huán)固定軟鐵和軸向超導(dǎo)線包C,軸向超導(dǎo)線包B夾在內(nèi)環(huán)固定軟鐵和徑向線包塊狀固定軟鐵之間;在軸向超導(dǎo)線包A、B、C外的徑向?qū)ΨQ位置至少設(shè)有4個(gè)徑向超導(dǎo)線包;徑向超導(dǎo)線包通過徑向線包塊狀固定軟鐵固定;徑向超導(dǎo)線包和軸向超導(dǎo)線包A、C的外部由軸端固定軟鐵A、B和外環(huán)固定軟鐵固定,所有的超導(dǎo)線包和固定軟鐵均置于液He杜瓦中,該杜瓦與制冷機(jī)相聯(lián);本實(shí)用新型的磁鏡場場強(qiáng)高,大幅度地提高了軸向場、徑向場,各線包之間相互作用力減少,結(jié)構(gòu)緊湊,易于商業(yè)化。
文檔編號(hào)H01J37/08GK2463950SQ0121298
公開日2001年12月5日 申請(qǐng)日期2001年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月20日
發(fā)明者趙紅衛(wèi), 謝祖棋, 袁平, 張子民, 張雪珍, 郭曉虹 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院近代物理研究所