一种用于65KeV双等离子体离子源质子引出的引出电极

本实用新型属于离子源技术领域，尤其涉及一种用于65kev双等离子体离子源质子引出的引出电极。

背景技术：

目前常用的引出电极有平板式和锥形等不同的形式，现有引出电极容易造成二次电子回到离子源，造成束流的不稳定，进而影响了束流的稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可抑制二次电子回到离子源的等离子体离子源质子引出的引出电极。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种用于65kev双等离子体离子源质子引出的引出电极，包括从前至后依次设置的阳极、前隔套、抑制电极、后隔套、地电极和法兰盘；

抑制电极包括从后至前依次衔接的第一环形部、第一锥筒部和第二锥筒部，第二锥筒部前端设置通孔；

地电极包括从后至前依次衔接的环形部、锥筒部a和锥筒部b，锥筒部b前端也设置通孔；

地电极的锥筒部b前端伸入抑制电极的第二锥筒部内，锥筒部b与第二锥筒部相间隔，第一锥筒部与锥筒部a均设有通气孔；

前隔套与后隔套均为陶瓷隔套；

法兰盘设有中心孔，法兰盘的中心孔、地电极内腔、后隔套内腔、抑制电极内腔和前隔套内腔相互连通且五者构成的腔室为真空腔。

阳极包括阳极安装板，阳极安装板、前隔套、抑制电极的第一环形部、后隔套、地电极的环形部和法兰盘依次接触。

前隔套与抑制电极的第一环形部之间、抑制电极的第一环形部与后隔套之间、后隔套与地电极的环形部之间以及地电极的环形部与法兰盘之间均设有密封圈。

阳极加一个外接的65kv的电源，抑制电极加一个外接的-5kv的电源，地电极连接地线。

阳极安装板与法兰盘之间通过陶瓷螺栓固定连接。

本实用新型所述的一种用于65kev双等离子体离子源质子引出的引出电极，利用抑制电极，可防止二次电子回到离子源，束流稳定，本实用新型适用于65kev双等离子体离子源，是一种质子束低发射度、高引出效率的引出电极。结构相对简单，利于生产，对二次电子抑制率高，束流稳定度高。锥筒部b内壁面和第二锥筒部内壁面锥角均为90°，可实现最大化对二次电子的抑制。

附图说明

图1是抑制电极的结构示意图；

图2是抑制电极的立体图；

图3是地电极的结构示意图；

图4是图3的右视图；

图5是本实用新型的结构示意图；

图6是质子束流引出仿真图；

图中：第一环形部1、环形凹槽2、密封圈槽3、中心通孔4、第一锥筒部5、第二锥筒部6、通孔7、通气孔8、抑制电极9、环形部10、锥筒部a11、锥筒部b12、地电极13、法兰盘14、密封圈15、陶瓷螺栓16、后隔套17、阳极孔18、前隔套19、阳极安装板20、中心孔21、阳极22、质子束流23。

具体实施方式

由图1-图5所示的一种用于65kev双等离子体离子源质子引出的引出电极，包括从前至后依次设置的阳极22、前隔套19、抑制电极9、后隔套17、地电极13和法兰盘14。

阳极22包括竖直设置的阳极安装板20，法兰盘14设有中心孔21，法兰盘14的中心轴线前后水平延伸，阳极安装板20与法兰盘14之间通过两陶瓷螺栓16固定连接。

所述前隔套19、抑制电极9、后隔套17和地电极13均设于两陶瓷螺栓16之间。

前隔套19与后隔套17均为前后水平设置且均为陶瓷隔套，即前隔套19与后隔套17的材质均为陶瓷，前隔套19与后隔套17的横截面均为圆环形。

所述抑制电极9包括从后至前依次固定衔接的第一环形部1、第一锥筒部5和第二锥筒部6，第一环形部1、第一锥筒部5和第二锥筒部6为一体式结构，第一环形部1为设置中心通孔4的圆环体，第一锥筒部5和第二锥筒部6均为圆台状且均为空心结构，第一环形部1、第一锥筒部5和第二锥筒部6从后至前依次连通，三者的中心轴线均为前后水平设置且三者中心轴线重合(即同轴设置)，第二锥筒部6前端设置通孔7，第一锥筒部5的锥角大于第二锥筒部6的锥角，第二锥筒部6的外壁面和内壁面均为圆台面，本实施例中，第二锥筒部6的内壁面的锥角α为90°；在第一锥筒部5上、围绕其中心轴线依次间隔均布设置数个通气孔8。

所述地电极13包括从后至前依次固定衔接的环形部10、锥筒部a11和锥筒部b12，环形部10、锥筒部a11和锥筒部b12为一体式结构，环形部10为设置中心通孔4的圆环体，锥筒部a11和锥筒部b12均为圆台状且均为空心结构，环形部10、锥筒部a11和锥筒部b12从后至前依次连通，三者的中心轴线均为前后水平设置且三者同轴设置，锥筒部b12前端也设置通孔7，锥筒部a11的锥角大于锥筒部b12的锥角，锥筒部b12的外壁面和内壁面均为圆台面，本实施例中，锥筒部b12的内壁面的锥角β为90°；在锥筒部a11上、围绕其中心轴线依次间隔均布设置数个通气孔8。

锥角为圆锥或者圆台的轴截面(经过圆锥或圆台的轴的截面)的两条母线之间的角。

抑制电极9的第二锥筒部6和第一锥筒部5均向前伸入前隔套19中，抑制电极9间隔设于阳极22后方。

地电极13的锥筒部b12前端穿过后隔套17内腔并伸入抑制电极9的第二锥筒部6内，锥筒部b12与第二锥筒部6相间隔，抑制电极9与地电极13相间隔。

法兰盘14的中心孔21、地电极13内腔、后隔套17内腔、抑制电极9内腔和前隔套19内腔相互连通，地电极13的内腔由环形部10的中心通孔4、锥筒部a11的内腔和锥筒部b12的内腔构成，抑制电极9的内腔由第一环形部1的中心通孔4、第一锥筒部5的内腔和第二锥筒部6的内腔构成，抑制电极9的内腔通过其第二锥筒部6的通孔7连通前隔套19的内腔，地电极13的内腔通过锥筒部b12的通孔7连通抑制电极9内腔，抑制电极9第一环形部1中心通孔4与后隔套17的内腔前后正对并连通，地电极13环形部10的中心通孔4与法兰盘14的中心孔21前后正对并连通，法兰盘14的中心孔21、地电极13内腔、后隔套17内腔、抑制电极9内腔和前隔套19内腔共同构成的腔室为真空腔。

进一步地，阳极安装板20、前隔套19、抑制电极9的第一环形部1、后隔套17、地电极13的环形部10和法兰盘14依次接触，第一环形部1的前端面和后端面均设置圆环形凹槽2，环形部10前端面也设有圆环形凹槽2，法兰盘14前端面对应环形部10后端设置与其中心孔21连通的圆环形的插槽，前隔套19前端面与阳极安装板20后端面相贴合，阳极安装板20封盖前隔套19的前端口，前隔套19后端插入第一环形部1前端面的圆环形凹槽2，后隔套17前端插入第一环形部1后端面的圆环形凹槽2，后隔套17后端插入环形部10前端面的圆环形凹槽2，环形部10后端插入法兰盘14前端的插槽。如此方便装配，减小陶瓷的滑动。

阳极安装板20与前隔套19之间、前隔套19与抑制电极9的第一环形部1之间、抑制电极9的第一环形部1与后隔套17之间、后隔套17与地电极13的环形部10之间以及地电极13的环形部10与法兰盘14之间均设有密封圈15，具体的，在每个圆环形凹槽2的槽底面上均设有圆环形的密封圈槽3，阳极安装板20的后端面和环形部10的后端面也均设有圆环形的密封圈槽3，每个密封圈槽3内均设有密封圈15。

前隔套19、抑制电极9、后隔套17、地电极13和法兰盘14为同轴设置。法兰盘14后侧对接用于束流传输的真空管道，真空管道图中未示出。

阳极22加一个外接的65kv的电源，抑制电极9加一个外接的-5kv的电源，地电极13连接地线。

阳极22为65kev双等离子体离子源的阳极，阳极设有阳极孔18，阳极孔18、抑制电极的通孔和地电极的通孔为从前至后依次间隔对应设置，阳极22从阳极孔发射出质子束流23，从前至后依次通过前隔套内腔、抑制电极通孔、抑制电极内腔、地电极通孔、地电极内腔，最后从法兰盘的中心孔21射出。

本实用新型所述的一种用于65kev双等离子体离子源质子引出的引出电极，锥形设计和抑制电极降低了二次电子回到离子源，对二次电子抑制率高，对质子束流的稳定性产生的影响，达到很高的束流稳定性，锥筒部b和第二锥筒部内壁面锥角90°，可实现最大化对二次电子的抑制。通气孔增加气体的通过速度，以达到快速排空离子源真空腔内气体的作用；抑制电极和地电极均采用耐高温的紫铜材料制造，能够有较好的耐高温，耐电子及质子轰击。

图6所示为65kev双等离子体离子源引出电极发出质子束流引出仿真图，并且具体为图5中a区域中质子束流23引出仿真图，此65kev双等离子体离子源引出电极的仿真结果较好，束流聚焦性强，归一化发射度小于0.05πmmmrad。整体来看此种优化设计的引出电极不仅能够抑制电子的回击，而且具有很好的聚焦作用。图6中trajectoriesandequipotentials为质子轨迹和等势线。