一种注入机固体进料方法
【专利摘要】本发明公布了一种注入机固体进料的方法，真空密封的固体进料装置安装在离子源进气口上，装置上面开有激光透射窗，高功率激光通过透射窗打在装置内需要气化的固体物质上面，使固体气化，气化后的物质通过进气孔到达离子源放电室，在里面变为离子，再通过高压引出注入到工件上面。该方法不需要高温加热，结构简单，并且能量利用率高，可靠性好，具有很高的实用价值，相比现有高温加热送料方法，它产生离子的种类更多，有很高的实用价值。
【专利说明】一种注入机固体进料方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种把固体物质转化为气体状态并将其馈入离子源的方法，主要应用于离子注入机、加速器等方面，涉及核物理、半导体、材料改性等领域。
【背景技术】
[0002]离子源是加速器离子产生的源头，它也是离子注入机的核心，它广泛应用于半导体、材料改性、核物理等生产研究领域，随着技术的发展，它使用的原料种类越来越丰富。对于目前广泛使用的微波离子源、伯纳斯离子源，它们只能将气态的离子电离，对于固态的原料，需要先将其转化为气态，然后输入离子源，将固态物质转化为气态的进料装置对这些离子源产生的离子种类具有决定作用。
[0003]目前常用的固体材料进料方法一般采用电热丝加热的方法或者采用气态化合物替代的方法。用电热丝加热的方法，加热温度有限制，对于钨等一些难熔材料很难气化，并且装置复杂，需要冷却、温度测量等一系列装置，而且高温下真空密封困难；采用气态化合物的方法，一方面这些化合物很多寻找困难，另一方面，这些化合物很多难以保存，甚至有剧毒。本发明采用激光加热的方法，结构简单易行，目前，国内激光设备已经有商用成熟产品，通过简单改造即可以用于本装置。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种在真空环境下，将固体材料转化为气体状态，并把它馈入到离子源内部的方法。本发明的方法，简单可靠，应用范围广，可以将目前全部元素的材料转化为气体。
[0005]本发明采用的技术方案是:
[0006]I)转化装置主体为一个真空密封的小腔体，它通过金属管道连接到离子源进气口上，装置上面有一个激光馈入窗口，装置内部有一个样品承载舟，它由钽制成，样品放置承载舟上面，承载舟可以方便地从装置中取出和放入。
[0007]2)激光发生器安装在转换装置主体上面，位于激光馈入接口的正上方，激光通过接口入射到样品承载舟中的样品上面，使其气化，气化后的样品材料通过进气管进入真空室内。
[0008]3)样品更换只需要将蒸发舟取出，清洗干净，放入新的样品，装入转换装置内部即可。
[0009]4)激光发生器可以安装在离子源高压平台上，也可以安装在地电位。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的注入机固体进料方法示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明:
[0012]如图1所示，一种注入机固体进料方法，包括:离子源1，进气管2，气体输入装置3，激光器4，激光馈入窗5，真空固体进料腔6，样品舟7等部分。其中，
[0013]离子源I通过进气管2连接真空固体进料腔6和气体输入装置3，进气管2为直径6mm不锈钢管，气体输入装置3采用气体质量流量计控制气体流量。
[0014]真空固体进料腔6上面安装一个激光馈入窗5，激光器4安装在真空固体进料腔6上面，位于激光馈入窗5的正上方。
[0015]优选地激光器选用常用的金属切割激光器。
[0016]优选地激光器4处于地电位，离子源I与真空固体进料腔6共同处于离子源的高电位。
[0017]真空固体进料腔6内部有样品舟7，由钽制成，需要注入的样品放置在承载舟7上面。
[0018]激光通过激光馈入窗5照射到样品舟7中的样品上，使其气化，气化后的样品材料通过进气管2进入真空室内。
[0019]样品更换只需要将样品舟7取出，清洗干净，放入新的样品，装入真空固体进料腔6内部即可。
[0020]需要注入气体离子时，打开气体输入装置3的气体质量流量计，使气体通过流量计进入离子源I。
[0021]离子源工作时，可以打开气体输入装置3把气体输入离子源，让离子源产生气体离子；也可以打开激光器4，使样品舟7中的材料气化，把它输入离子源，让离子源产生固体材料的离子；还可以让固体气化装置和气体输入装置同时工作，使离子源产生两种材料的离子。
[0022]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种注入机固体进料方法，采用高功率激光，直接对待气化原料进行加热蒸发，气化后的原料通过离子源进气孔进入离子源放电室被电离形成等离子体，再通过高压加速注入到工件内部。
2.根据权利要求1所述方法，原料可以是任意固体，可以是粉末、也可以采用块状材料。
3.根据权利要求1所述方法，激光器位于进气装置外部，通过激光透射窗进入到加料装置内部，对原料进行加热。
4.根据权利要求1所述方法，可以根据需要气化的材料种类、注入机离子源进料要求调节激光功率，控制进气量的多少。
【文档编号】H01J37/317GK104392883SQ201410562461
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】明建川 申请人:常州博锐恒电子科技有限公司