本发明属于电子和离子束获得领域，特别提供一种电子和离子的等离子体源。
背景技术：
从带有空心阴极、有发射孔的发射体阴极、阳极和加速电极的冷阴极反射放电中纵向提出电子和离子的电子-离子源，已众所周知。
现有的已知电子源在使用时，其寿命短、稳定性差、效率低，很难达到预期技术效果，其原因主要有以下三个方面：
1、空心阴极和发射阴极由铁氧体磁性钢制成，现有电子源在长时间运行及增大电子或离子束功率时，因铁氧体磁性钢的抗溅射强度不足，导致在空心阴极的等离子体生成室侧壁和入口处以及在发射阴极的发射孔产生大量溅射。
2、没有电极和电极间空间工作区的最佳几何尺寸的数据。
3、已知电子源在长时间工作并增大电子或离子束功率时，会产生超出空心阴极上限的等离子体并破坏工作气体的管路。
基于上述问题，人们迫切需要一种性能优良的电子和离子的等离子体源。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种电子和离子的等离子体源，可有效的解决上述问题。
本发明的技术方案是：电子和离子的等离子体源，包括：空心阴极1、空心阴极法兰2、陶瓷绝缘子Ⅰ3、筒形阳极4、陶瓷绝缘子Ⅱ5、发射体阴极法兰6、陶瓷绝缘子Ⅲ7、主法兰8、等离子体源外壳9、加速电极法兰10、加速电极11、发射体阴极12、发射体阴极固定器13、永磁体14、永磁体固定器15；
所述等离子体源外壳9上端安装主法兰8，所述等离子体源外壳9下端安装加速电极法兰10，所述加速电极11设于加速电极法兰10上，所述空心阴极1、筒形阳极4和发射体阴极12设于等离子体源外壳9内部并自上而下排列，所述空心阴极1与空心阴极法兰2连接，所述空心阴极法兰2通过陶瓷绝缘子Ⅰ3与筒形阳极4连接，所述筒形阳极4通过陶瓷绝缘子Ⅱ5与发射体阴极法兰6连接，所述发射体阴极法兰6通过陶瓷绝缘子Ⅲ7与主法兰8连接，所述发射体阴极12通过发射体阴极固定器13压紧在发射体阴极法兰6上，所述永磁体14通过永磁体固定器15压紧在筒形阳极4上；
所述空心阴极1包括由铁氧体磁性钢制成的空心阴极外壳101、难熔金属制成的小管102、等离子体生成室103、工作气体供给管道104和等离子体衰减室105，所述难熔金属制成的小管102设于由铁氧体磁性钢制成的空心阴极外壳101内部，所述难熔金属制成的小管102内部形成等离子体生成室103，所述等离子体衰减室105设于由铁氧体磁性钢制成的空心阴极外壳101上部，所述等离子体生成室103与等离子体衰减室105之间设有工作气体供给管道104；
所述发射体阴极12包括由铁氧体磁性钢制成的发射体阴极外壳121和设于由铁氧体磁性钢制成的发射体阴极外壳121内部的难熔金属制成的嵌块122，所述难熔金属制成的嵌块122内部上端开设有锥形凹槽122a，其下端设有与锥形凹槽122a连通的发射孔122b。
优选的，所述由铁氧体磁性钢制成的空心阴极外壳101的工作区域的直径为11-14mm，长度为12-14mm，下边磨圆R＝1mm；所述等离子体生成室103为圆柱形，直径为3-5mm，长度为40-60mm。
优选的，所述锥形凹槽122a的角度为90-120°，发射孔122b的直径为1.3-2mm，发射孔122b的发射通道长度为0.5-1.5mm。
优选的，所述空心阴极1和筒形阳极4之间的距离为0.9-1.5mm。
优选的，所述空心阴极1下边缘和筒形阳极4下边缘之间的距离为5-15mm。
优选的，所述筒形阳极4和发射体阴极12之间的距离为0.9-1.5mm。
优选的，所述发射体阴极12和加速电极11之间的距离为6-12mm。
优选的，所述难熔金属制成的小管102具体为钨、钼或钽制成的小管。
优选的，所述难熔金属制成的嵌块122具体为钨、钼或钽制成的嵌块。
本发明具有以下有益的效果：
1、使用抗溅射性能强的难熔金属(钨、钼、钽)制成的小管，空心阴极的使用寿命延长。
2、空心阴极内外工作区域的几何尺寸经优化后，辅助反射放电点火和等离子体形成的稳定性得到改善。
3、在空心阴极中使用等离子体衰减室，可以阻止超出空心阴极上限的等离子体，并保护工作气体的管路免遭破坏。
4、使用抗溅射性能强的难熔金属(钨、钼、钽)制成的嵌块后，发射体阴极的使用寿命延长。
5、发射体阴极上的难熔金属(钨、钼、钽)制成的嵌块的几何尺寸优化后，进入到加速间隙的电子减少。
6、空心阴极和筒形阳极之间的距离优化后，辅助反射放电的点火性能得到改善。
7、空心阴极下边缘和筒形阳极下边缘之间的距离优化后，等离子体密度增加。
8、筒形阳极和发射体阴极之间的距离优化后，电子束电流调节能力增强。
9、发射体阴极和加速电极之间的距离优化后，电子束加速的稳定性增强。
附图说明
图1为本发明的结构图；
图2为本发明中电极部件图；
图3为本发明中空心阴极的结构图；
图4为本发明中发射体阴极的结构图；
图中：1、空心阴极；2、空心阴极法兰；3、陶瓷绝缘子Ⅰ；4、筒形阳极；5、陶瓷绝缘子Ⅱ；6、发射体阴极法兰；7、陶瓷绝缘子Ⅲ；8、主法兰；9、等离子体源外壳；10、加速电极法兰；11、加速电极；12、发射体阴极；13、发射体阴极固定器；14、永磁体；15、永磁体固定器；101、空心阴极外壳；102、难熔金属制成的小管；103、等离子体生成室；104、工作气体供给管道；105、等离子体衰减室；121、由铁氧体磁性钢制成的发射体阴极外壳；122、难熔金属制成的嵌块；122a、锥形凹槽；122b、发射孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
如图1-4所示，电子和离子的等离子体源，包括：空心阴极1、空心阴极法兰2、陶瓷绝缘子Ⅰ3、筒形阳极4、陶瓷绝缘子Ⅱ5、发射体阴极法兰6、陶瓷绝缘子Ⅲ7、主法兰8、等离子体源外壳9、加速电极法兰10、加速电极11、发射体阴极12、发射体阴极固定器13、永磁体14、永磁体固定器15；
等离子体源外壳9上端安装主法兰8，等离子体源外壳9下端安装加速电极法兰10，加速电极11设于加速电极法兰10上，空心阴极1、筒形阳极4和发射体阴极12设于等离子体源外壳9内部并自上而下排列，空心阴极1与空心阴极法兰2连接，空心阴极法兰2通过陶瓷绝缘子Ⅰ3与筒形阳极4连接，筒形阳极4通过陶瓷绝缘子Ⅱ5与发射体阴极法兰6连接，发射体阴极法兰6通过陶瓷绝缘子Ⅲ7与主法兰8连接，发射体阴极12通过发射体阴极固定器13压紧在发射体阴极法兰6上，永磁体14通过永磁体固定器15压紧在筒形阳极4上；
空心阴极1包括由铁氧体磁性钢制成的空心阴极外壳101、难熔金属制成的小管102、等离子体生成室103、工作气体供给管道104和等离子体衰减室105，难熔金属制成的小管102设于由铁氧体磁性钢制成的空心阴极外壳101内部，难熔金属制成的小管102内部形成等离子体生成室103，等离子体衰减室105设于由铁氧体磁性钢制成的空心阴极外壳101上部，等离子体生成室103与等离子体衰减室105之间设有工作气体供给管道104，难熔金属制成的小管102具体为钨、钼或钽制成的小管。
发射体阴极12包括由铁氧体磁性钢制成的发射体阴极外壳121和设于由铁氧体磁性钢制成的发射体阴极外壳121内部的难熔金属制成的嵌块122，难熔金属制成的嵌块122内部上端开设有锥形凹槽122a，其下端设有与锥形凹槽122a连通的发射孔122b，难熔金属制成的嵌块122具体为钨、钼或钽制成的嵌块。
其中：由铁氧体磁性钢制成的空心阴极外壳101的工作区域的直径为11-14mm，长度为12-14mm，下边磨圆R＝1mm；等离子体生成室103为圆柱形，直径为3-5mm，长度为40-60mm；锥形凹槽122a的角度为90-120°，发射孔122b的直径为1.3-2mm，发射孔122b的发射通道长度为0.5-1.5mm；空心阴极1和筒形阳极4之间的距离为0.9-1.5mm；空心阴极1下边缘和筒形阳极4下边缘之间的距离为5-15mm；筒形阳极4和发射体阴极12之间的距离为0.9-1.5mm；发射体阴极12和加速电极11之间的距离为6-12mm。
本发明的工作方式如下：工作气体(空气、氦气、氩气)通过工作气体供给管道104进入等离子体生成室103；
当在空心阴极1和筒形阳极4之间加压时，辅助反射极放电点火。当空心阴极1和筒形阳极4间距保持在0.9-1.5mm时，辅助反射极放电点火稳定。
随着空心阴极1的辅助反射极放电电流加大，等离子体开始点火。在本发明中，由于使用了抗溅射性能强的难熔金属制作的小管102，空心阴极1的使用寿命延长。空心阴极1下边磨圆R＝1mm，减少了腔体孔径前的离子外壳断裂，改善了空心阴极1的等离子体点火性能。
在本发明中，由于优化了空心阴极1内外工作区域的几何尺寸，辅助反射极放电点火和等离子体生成的稳定性加以改善。
在空心阴极1和发射体阴极12之间的空间内，等离子体被压缩在磁感应强度为0.05-0.2T的纵向磁场中。
磁场由永磁体14来保障。空心阴极1下边缘和筒形阳极4下边缘之间的距离为5-15mm保证了等离子体的高密度。等离子体中的电子穿过发射体阴极12的发射孔122b并在发射体阴极12和加速电极11的间隙内加速。发射体阴极12中锥形凹槽121a的角度为90-120°，发射孔122b的直径为1.3-2mm，发射孔122b的发射通道长度为0.5-1.5mm，保证了电子穿过发射孔122b的通行率。发射体阴极12和加速电极之间的距离为6-12mm确保最大程度地析出和电子束的加速。
本发明中使用等离子体衰减室105，可以防止产生超出空心阴极上限的等离子体并保护工作气体的的管路免遭破坏。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。