一种自加热发射型混合阴极离子源装置

1.本实用新型属于加速器技术领域，具体涉及到一种自加热发射型混合阴极离子源装置。


背景技术：

2.回旋加速器在核技术应用领域有着广泛的应用，尤其是在放射性同位素制药、癌症肿瘤治疗等领域有广泛的应用。回旋加速器具有占用空间小、安装维护方便等特点，利用回旋加速器可以将不同的粒子加速到几十兆电子伏特的能量，在核技术应用领域，大大提高了加速器的经济性和实用性。
3.离子源装置是回旋加速器最核心的部件，是回旋加速器离子的来源，能为回旋加速器提供各种加速离子。离子源的种类很多，在同类型的回旋加速器装置上，可以使用不同类型的离子源，根据使用要求和指标不同，安装不同种类的离子源。阴极离子源是使用最为广泛的离子源，其技术较为成熟、安装维护较为方便。现有技术中回旋加速器使用的阴极离子源装置，存在以下问题：阴极持续加热受热运行，使用寿命有限，需时常更换阴极；主阴极和次阴极促发放电电势差非常大，易造成主阴极和次阴极与阳极之间短路发生和放电不稳定。为了解决以上问题，现设计一种自加热发射型混合阴极离子源装置。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型采取了如下技术方案：
5.一种自加热发射型混合阴极离子源装置，包括主阴极、次阴极和阳极，所述主阴极与所述次阴极通过次阴极柱连接，所述阳极包括主桶，所述主桶内壁设有支撑台，所述主阴极与所述支撑台通过主阴极陶瓷绝缘座连接，所述次阴极与所述主桶通过次阴极陶瓷绝缘座连接，所述主阴极陶瓷绝缘座上穿插有进气管道。
6.进一步的，所述主阴极包括主阴极本体和主阴极座，所述主阴极座为圆柱凹孔结构，所述主阴极本体为圆柱凸台结构，所述主阴极本体的凸台与所述主阴极座的凹孔相配合。
7.进一步的，所述主阴极座上设有主阴极冷却水管道和次阴极柱通道。
8.进一步的，所述主阴极座的凹孔内侧壁设有内螺纹，所述主阴极本体的凸台外侧壁设有与所述内螺纹配合的外螺纹。
9.进一步的，所述主阴极陶瓷绝缘座为空心结构，端面均匀分布三个螺栓通孔，所述主阴极陶瓷绝缘座与所述支撑台通过螺栓连接。
10.进一步的，所述主阴极陶瓷绝缘座的内径与所述主阴极座的外径相匹配。
11.进一步的，所述次阴极陶瓷绝缘座为空心结构，所述次阴极陶瓷绝缘座的外径与所述主桶的内径相匹，所述次阴极陶瓷绝缘座的内径与所述次阴极的外径相匹。
12.进一步的，所述次阴极一端面设有安装孔，所述次阴极柱一端与所述安装孔连接，另一端由次阴极柱通道进入后与主阴极座相连接。
13.进一步的，所述主桶和所述支撑台为一体成型结构。
14.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
15.在切断加热电源输出电流后，利用次阴极柱实现主阴极和次阴极之间的电连接，可保持主阴极和次阴极持续运行进行放电，无需持续加热，且设置主阴极冷却水管道可对主阴极和次阴极的整体冷却，最终延长了主阴极和次阴极的使用寿命，降低了主阴极和次阴极与阳极之间的促发放电电势差，降低了发生短路的风险，实现了稳定放电。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例的结构示意图。
17.图2为本实用新型主阴极陶瓷绝缘座的俯视图。
18.其中，1
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次阴极柱，2
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次阴极，3
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阳极，31
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主桶，32
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支撑台，4
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次阴极陶瓷绝缘座，5
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主阴极本体，6
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主阴极座，7
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主阴极陶瓷绝缘座，8
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主阴极冷却水管道，9
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进气管道，10
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次阴极柱通道，11
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螺栓孔，12
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次阴极柱通道孔，13
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进气孔。
具体实施方式
19.以下通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。
20.结合图1至图2提供一种自加热发射型混合阴极离子源装置，包括主阴极、次阴极2和阳极3，所述主阴极与所述次阴极2通过次阴极柱1连接，所述阳极3包括主桶31，所述主桶31的内壁设有支撑台32，所述主阴极与所述支撑台32通过主阴极陶瓷绝缘座7连接，所述次阴极2与所述主桶31通过次阴极陶瓷绝缘座4连接，所述主阴极陶瓷绝缘座7上穿插有进气管道9，气体通过进气管道9进入装置。
21.进一步的，所述主阴极包括主阴极本体5和主阴极座6，主阴极座6为圆柱凹孔结构，主阴极本体5为圆柱凸台结构，主阴极本体5的凸台与主阴极座6的凹孔相配合。主阴极座6的凹孔内侧壁设有内螺纹，主主阴极本体5的凸台外侧壁设有与内螺纹配合的外螺纹，两者通过螺纹连接，安装拆卸方便。主阴极座6上设有主阴极冷却水管道8和次阴极柱通道10，次阴极柱1由次阴极柱通道10进入与主阴极座6连接，在本实施例中主阴极冷却水管道8呈u型结构，冷却水通过主阴极冷却水管道8进入，实现对主阴极和次阴极2的整体冷却。
22.进一步的，所述主阴极陶瓷绝缘座7为空心结构，端面均匀分布三个螺栓通孔，支撑台32上也均匀分布开有三个通孔，与主阴极陶瓷绝缘座7端面均匀分布的三个螺栓通孔相匹配，两者使用螺栓固定连接。主阴极陶瓷绝缘座7的端面上还设有次阴极柱通道孔12和进气孔13，进气管道9由进气孔13插入装置内部，次阴极柱1由次阴极柱通道孔12插入次阴极柱通道10。
23.进一步的，所述主阴极陶瓷绝缘座7的内径与所述主阴极座6的外径相匹配。所述次阴极陶瓷绝缘座4为空心结构，所述次阴极陶瓷绝缘座4的外径与所述主桶31的内径相匹，所述次阴极陶瓷绝缘座4的内径与所述次阴极2的外径相匹。
24.进一步的，所述次阴极2一端面设有安装孔，所述次阴极柱1一端与所述安装孔连接，另一端由次阴极柱通道10进入后与主阴极座6相连接，从而使主阴极与所述次阴极2电连接，次阴极柱1为圆柱形结构，由金属无氧铜材料制成，外缠绕有聚酰亚胺绝缘包层。次阴极2和主阴极本体5的材料均采用金属钨，该材料电子发热率高、耐高温、可加工性好。主阴
极座6的材料采用金属无氧铜，该材料导热性好。
25.进一步的，所述主桶31和所述支撑台32为一体成型结构。
26.工作原理：加热电源给阳极3、主阴极通电加热，由于次阴极柱1将主阴极和次阴极2电连接，在给主阴极通电时，可实现对次阴极2的同时同参数供电，随后在主桶31平行方向施加强磁场，阳极3与主阴极和次阴极2之间加载电势差，通过进气管道9送入一定量的气体，对气体进行电离，产生离子；随后切断主阴极的加热电源输出电流，主阴极本体5与次阴极2材料均采用金属钨，切断加热电源后还存在一定的电压与阳极3加载电势差，且利用次阴极柱1实现主阴极和次阴极2之间的电连接，可保持主阴极和次阴极2持续运行进行放电，持续放电即可持续进行产生离子，其次，设置主阴极冷却水管道8，冷却水通过主阴极冷却水管道8进入，实现对主阴极和次阴极2的整体冷却，最终延长了主阴极和次阴极2的使用寿命，降低了主阴极和次阴极2与阳极3之间的促发放电电势差，降低了发生短路的风险，实现了稳定放电。
27.以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。