一种气体离子源进气实时控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高压离子源进气实时控制系统的结构。系统分为反馈信号产生与传输、信号处理与控制和控制传输与执行三大部分。离子饱和流传感器伸入到离子源内部，可控气阀安装在离子源侧面。根据离子饱和流传感器测得的离子饱和流信号和设置参考信号的差值调节离子源的进气量，以此来减小差值，控制可控气阀两端的电压，使得引出流逐渐逼近参考值。本发明可以使离子源的工作模式简单，提高了离子源系统的可靠性和稳定性；通过对进气量的调节，按照需要对等离子体进行加料，减轻了系统的真空抽气的负担；可以获得稳定、均匀的等离子体密度，有利于系统引出高质量的束流。
【专利说明】一种气体罔子源进气实时控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及各种气体离子源和气体等离子体装置。
【背景技术】
[0002]离子源是产生高能离子束的装置。它是各种粒子注入加速器的核心部件，也是中性束注入器的束源的关键部件。无论是离子束注入器还是中性束注入器，离子源都应该提供稳定而质量符合要求的离子束，以应用于各种不同的离子束引出场合。
[0003]在离子源等离子体起弧放电过程中，如果采用恒定电压、恒定电流和稳定的进气量条件，则很短时间内就会使弧电源超过负荷，形成电源过流保护或等离子体不稳定乃至破裂。目前用于控制离子源的起弧电流的技术主要是:采用互感器测得弧电流回路电流大小，用测得的电流大小与目标电流进行比较，根据比较结果来调节弧电压。这种方法有如下缺点:首先，以弧电源回路电流作为反馈信号不能准确地反映离子源的离子流密度的稳定性，因此获得的弧流离子密度可能分布不均匀，影响束流引出质量；其次，此方法应用的弧电源设计较复杂，在应用过程中生产投资大，而且维护困难。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供需一种离子源进气实时控制系统及控制方法，可以实现离子源放电时获得稳定的等离子体和均匀的离子流密度。在离子源放电过程中，其它条件保持稳定，把离子源内的离子流或者其它参考信号值与标准值进行比较，将比较结果用于调节离子源进气量，从而实现保持引出束流稳定和离子流密度均匀的目标。
[0005]本发明的技术方案是:离子源进气实时控制系统，包括有离子源、等离子体或气压探测器、气体流量控制仪、电压频率转换模块、光纤、频率电压转换模块、总控制仪等部分。
[0006]离子源进气实时控制方法，其特征在于包括以下步骤:(a)、等离子体或气压探测器测量离子源等离子体状态或气压，然后通过电压频率转换装置将测量信号变为光纤频率信号传输到接收端的频率压强转换器，再传输给总控制台，控制台根据这些信号判定离子源输入气流的大小，把控制信号经过电压频率转换变成光信号，通过光纤传到高压接收端，再经过频率压强转换变为气体流量计的控制信号，对流量计进行控制，给离子源输送气体。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1气体离子源实时进气控制系统实施例
[0008]下面结合附图对本发明所提供的技术方案作进一步阐述。
[0009]实施例1:如图1所示，一种气体离子源，通过一路气体流量计对它进行送气，一个朗缪尔探针等离子体测量仪从离子源外部深入到离子源放电室内部。离子源工作时，等离子体测量仪测量信号通过光纤传到控制台，控制台根据测量信号判断进气量的大小，然后通过光纤控制气体流量计进气的多少。
[0010]实施例2:如图1所示，一种气体离子源，通过两到三路气体流量计对它进行送气，一个朗缪尔探针等离子体测量仪从离子源外部深入到离子源放电室内部。离子源工作时，等离子体测量仪测量信号通过光纤传到控制台，控制台根据测量信号判断进气量的大小，然后通过光纤分别控制各气体流量计进气的多少。
[0011]实施例3:如图1所示，一种气体离子源，通过一路气体流量计对它进行送气，一个法拉第杯在离子源引出孔后面收集引出束流。离子源工作时，将引出束流信号传到控制台，控制台根据测量信号判断进气量的大小，然后通过光纤分别控制各气体流量计进气的多少。
【权利要求】
1.离子源进气实时控制系统，包括有离子源，其特征在于等离子体密度测量传感器伸入到离子源内部，离子流传感器的输出端与采样电路的输入端相连，采样电路的输出端与通过光纤与信号接收端相连，通过光纤，可以有效隔离高压对底部控制设备的影响；控制台采用工业控制计算机，它与A/D采集模块、网络模块和D/A输出模块通过PCI总线相连；D/A输出模块输出控制信号到电压/频率转换器的输入端，电压/频率转换器的输出端与频率/电压转换器的输入端通过光纤相连，频率/电压转换器的输出端连接到气体流量计电源驱动模块，气体流量计电源电源驱动模块控制气体离子源进气量的大小。
2.离子源进气实时控制方法，其特征在于包括以下步骤: (a)、等离子体密度测量传感器伸入到离子源内部，等离子体密度测量传感器提供的信号通过转换电路输送到总控制台； (b)、控制台工业控制计算机和A/D采集模块、网络模块和D/A输出模块之间通过PCI总线相连接，并管理这些模块； (C)、工业控制计算机将反馈信号与网络模块设定的参考信号比较，将控制结果通过D/A输出模块转换为控制信号Vc，经过电压/频率转换器、光纤和频率/电压转换器传输到气阀电源驱动模块并实现与工业控制计算机的光纤隔离，气阀电源驱动模块根据控制信号Vc对安装在离子源上的可控气阀两端电压进行实时调节，进而实现对离子源进气量的实时调节。
【文档编号】H01J37/317GK103730314SQ201210385269
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月12日 优先权日:2012年10月12日
【发明者】袁萍 申请人:无锡慧明电子科技有限公司