本实用新型涉及超高真空设备的小型带电粒子发射装置，尤其涉及一种直流放电离子源。
背景技术：
粒子加速器是一种用来加速带电粒子的装置，由粒子加速器加速所得到的高能带电粒子被人们用来生产同位素、产生X光、粒子照相、研究原子核、研究基本粒子和医学治疗等。粒子源作为加速器带电粒子的源头，它性能的优劣会对加速器束流强度、束流发射度、束流损失、带电粒子寿命等产生极大的影响。离子源作为粒子源的一种，它们被用来为加速器提供离子。回旋加速器利用磁场使带电粒子作回旋运动，在运动中经高频电场反复加速的装置，是高能物理和医疗领域中的重要仪器。
根据不同的使用条件和用途，已研制出多种类型的离子源。使用较广泛的有弧放电离子源、PIG离子源、双等离子体离子源等。针对重离子加速器，较成熟的有电子回旋共振离子源(ECR)和电子束离子源(EBIS)。本项专利申请内容为直流放电离子源，和磁场组合后作为潘宁离子源的一种，被应用于回旋加速器中。但是现有离子源一般体积较大且结构复杂，未能广泛推广。
技术实现要素：
根据上述提出的技术问题，而提供一种结构简单紧凑，安装维护方便和能提供稳定放电的直流放电离子源。本实用新型努力做到缩减对阴极的距离，以便放置于永久磁铁中，而一旦受到磁铁的磁场作用则发生潘宁放电，等离子体的密度会迅速增加。本实用新型采用的技术手段如下：
一种直流放电离子源，包括：固定法兰、穿过所述固定法兰的进气管、冷却水管和设置在所述进气管、冷却水管端部的放电腔，所述放电腔包括带狭缝阳极筒、设于所述带狭缝阳极筒两端的阴极和与冷却水管连接的冷却壁，所述冷却壁上嵌有阴极接线装置，所述带狭缝阳极筒两侧分别嵌于上部冷却壁内和下部冷却壁内，气体通过所述进气管导入并被封闭于所述放电腔内，气管深入冷却壁中，冷却壁设有进气通路。
进一步地，所述上部冷却壁通过螺钉固接于上盖板，所述下部冷却壁通过螺钉固接于下盖板，所述上部冷却壁与所述下部冷却壁通过定位销和三个定位螺钉进行固定。
进一步地，所述阴极接线装置包括阴极接线螺钉和阴极接线柱，所述阴极接线螺钉与冷却壁之间安装有内部陶瓷垫圈和外部陶瓷垫圈，所述阴极接线柱设于所述外部陶瓷垫圈外侧，所述阴极接线螺钉上安装有外锯齿形锁紧垫圈。，接线柱接电线通电通过接线螺钉传到阴极。
进一步地，所述阴极与所述内部陶瓷垫圈中间设有调整垫片。
进一步地，所述冷却壁与所述固定法兰之间设有支撑杆。
进一步地，所述支撑杆为四根，其中第一支撑杆和第二支撑管的一端深入上部冷却壁中，另一端与固定法兰焊接，第三支撑杆和第四支撑杆的一端深入下部冷却壁中，另一端与固定法兰焊接，所述第一支撑杆和第二支撑管之间安装第一冷却水管和第二冷却水管，所述第一冷却水管和第二冷却水管之间安装第一进气管；所述第三支撑杆和第四支撑杆之间安装第三冷却水管和第四冷却水管，所述第三冷却水管和第四冷却水管之间安装第二进气管。
进一步地，所述带狭缝阳极筒为无氧铜阳极筒，所述带狭缝阳极筒内部为圆柱表面，设有狭缝一侧安装在外侧。
本实用新型具有以下优点：
1、该装置体型较小，节约空间，使用方便，减少抽真空所消耗的能量；
2、该装置结构简单，操作方便容易实现自动化，没有灯丝，使用寿命长，且其放电腔分为上下两部分，便于安装和维修；
3、磁场和阳极电机电压调节范围宽，且处于较低电压范围，可有效避免加工过程中产生的射线辐射污染，保证工作人员安全；
4、该装置阴极没有额外的热源，结构更加简单紧凑，可持续可靠的工作；
5、用于加速器中，无复杂的束流注入系统，气体电离率较高。
基于上述理由本实用新型可在高能物理和医疗领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型放电腔示意图。
图3为本实用新型放电腔局部半剖示意图。
图4为本实用新型沿阳极筒轴线方向的剖视图。
图5为本实用新型垂直于阳极筒轴线方向的剖视图。
图中：1—放电腔；2—带狭缝阳极筒；3—阴极；4—上盖板；5—上部冷却壁；6—下部冷却壁；7—下盖板；8—支撑杆；9—冷却水管；10—进气管； 11—固定法兰；12—定位螺钉；13—阴极接线螺钉；14—阴极接线柱；15—外部陶瓷垫圈；16—内部陶瓷垫圈；17—调整垫片；18—外锯齿形锁紧垫圈； 19—紧定螺钉。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-5所示，一种直流放电离子源，包括：固定法兰11、穿过所述固定法兰11的进气管10、冷却水管9和设置在所述进气管10、冷却水管9端部的放电腔1，所述放电腔1包括带狭缝阳极筒2、设于所述带狭缝阳极筒两端的阴极3和与冷却水管9连接的冷却壁，所述冷却壁上嵌有阴极接线装置，所述带狭缝阳极筒2两侧分别嵌于上部冷却壁5内和下部冷却壁6内，气体通过所述进气管10导入并被封闭于所述放电腔1内。
所述上部冷却壁5通过紧定螺钉19固接于上盖板4，所述下部冷却壁6 通过紧定螺钉19固接于下盖板，所述上部冷却壁5与所述下部冷却壁6通过定位销和定位螺钉12进行固定。
所述阴极接线装置包括阴极接线螺钉13和阴极接线柱14，所述阴极接线螺钉13与冷却壁之间安装有内部陶瓷垫圈16和外部陶瓷垫圈15，阴极接线柱14设于所述外部陶瓷垫圈15外侧，所述阴极接线螺钉13上安装有外锯齿形锁紧垫圈18。
所述阴极3与所述内部陶瓷垫圈16中间设有调整垫片17。
所述冷却壁与所述固定法兰11之间设有支撑杆8。
所述支撑杆8为四根，其中两根支撑杆8一端深入上部冷却壁5，另一端与固定法兰11焊接，另两根支撑杆8一端深入下部冷却壁5中，另一端与固定法兰11焊接，连接所述固定法兰11与上部冷却壁5的两根支撑杆8中间安装所述冷却水管9，两根冷却水管9之间安装所述进气管10；连接所述固定法兰11与下部冷却壁6的两根支撑杆8中间安装所述冷却水管9，两根冷却水管9之间安装所述进气管10。
所述带狭缝阳极筒2为无氧铜阳极筒，所述带狭缝阳极筒2内部为圆柱表面，设有狭缝一侧安装在外侧。
具体操作：直流放电离子源的固定法兰11与超真空腔室的法兰连接，将直流放电离子源放入置有永磁铁的真空腔室中。直流放电离子源是一种往复震荡电子激发的电子碰撞型离子源。直流放电离子源内部充入待电离气体，放电时，稳恒的强磁场从直流放电离子源的轴向通过，对阴极3与阳极筒2 间加以放电电压。电子从阴极3发射后，在阴阳极间隙上受到电场的加速作用获得一定的初速度。电子在阳极筒2中的运动可以分解为垂直于阳极筒2 轴线的运动和平行于阳极筒2轴线的运动：在垂直于阳极筒2轴线的方向上，电子在由阴阳极组成的放电区域中受到电场、磁场的约束在其中做螺旋运动；同时，在平行于阳极筒2轴线方向上，电子受到轴向电场力作用，在阴极3 与对阴极3之间来回震荡。因此，电子在碰壁消亡之前的运动路程大大增加，提高每个电子与空间中性粒子碰撞的几率，提高了放电腔1内等离子体的浓度，使得这种放电结构在很低的气压下也能正常放电。放电腔1内的气压和等离子体密度都高于外侧的真空环境。放电腔1侧壁有一个开放区域，和阳极筒2的狭缝位置一致。因此，阳极筒2内的离子会沿着狭缝射出放电腔1。如若不加磁场直流放电离子源也可以放电，加磁场后离子束密度增加。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。