ECR离子源电阻炉

本发明涉及熔融炉，尤其涉及一种ecr离子源电阻炉。

背景技术：

1、重离子加速器是指用来加速比α离子重的离子加速器，有时也可用来加速质子。通过重离子加速器可以将大量的重离子加速到很高的速度，甚至接近光速，高速的重离子形成重离子束，用于开展重离子物理的研究。

2、ecr(electron cyclotron resonance，电子回旋共振)离子源，作为重离子加速器最有效的注入器，具有束流强度高、电荷态高等优点。它可以提供气体离子和金属离子，电荷态从中低电荷态到高电荷态，束流强度从微安到毫安不等。金属离子的产生通常有以下三种方法：mivoc、溅射法和金属炉法，其中金属炉法是产生强流高电荷态金属离子最有效的方法之一。根据加热方式不同，ecr离子源金属炉可分为电阻炉、感应加热炉、电子束加热炉等。

3、目前，ecr离子源采用的电阻炉通常包括钽坩埚，钽坩埚的顶部具有坩埚盖，通过钽坩埚的顶部和底部直接通电，以此钽坩埚上下直接形成回路。要想达到1800℃的最高工作温度，通常采用的方式是增大电流回路中电阻，要想增大电流回路中电阻，则可以采用增加长度或减小截面积的方式。现有技术中的结构中，在有限的空间内，要想增大电流回路中的电阻，则只能减小钽坩埚的截面积，即，减小钽坩埚的壁厚。

4、但是，由于钽坩埚处于ecr离子源强磁场环境(2～3t)中，因此会存在洛伦兹力，减小壁厚的钽坩埚容易受洛伦兹力的影响而发生变形，导致电阻炉的使用寿命较短。

技术实现思路

1、本发明提供一种ecr离子源电阻炉，用以解决现有技术中的电阻炉容易受到洛伦兹力的影响而发生变形的缺陷，实现能够大幅降低运行电流，减小洛伦兹力对电阻炉的影响，同时还能避免高温下材料的相容性的问题。

2、本发明提供一种ecr离子源电阻炉，包括：

3、陶瓷坩埚，具有炉口，且所述陶瓷坩埚的内部装有难熔金属；

4、加热线圈，位于所述陶瓷坩埚的外周，且所述加热线圈和所述陶瓷坩埚之间具有间隙；所述加热线圈用于形成电流回路为所述陶瓷坩埚加热。

5、根据本发明提供的一种ecr离子源电阻炉，所述加热线圈的两端分别设置有第一加长部和第二加长部，还包括：

6、第一金属支撑；

7、第二金属支撑，和所述第一金属支撑均设置于所述陶瓷坩埚的同一侧；

8、所述第一金属支撑与所述第一加长部连接，所述第二金属支撑与所述第二加长部连接，以形成所述电流回路。

9、根据本发明提供的一种ecr离子源电阻炉，还包括：

10、绝缘支撑，设置于所述第一金属支撑和所述第二金属支撑之间，以防止所述电流回路短路。

11、根据本发明提供的一种ecr离子源电阻炉，所述第一金属支撑和所述第二金属支撑的内部均设置有冷却水路。

12、根据本发明提供的一种ecr离子源电阻炉，还包括：

13、钽底座，设置于所述陶瓷坩埚的底部；且所述钽底座一端与所述第二加长部连接，另一端与所述第二金属支撑连接。

14、根据本发明提供的一种ecr离子源电阻炉，还包括：

15、第一钽连接块，设置于所述第二加长部的端部顶部，且所述第一钽连接块、所述第二加长部和所述钽底座通过第一紧固件连接。

16、根据本发明提供的一种ecr离子源电阻炉，还包括第二钽连接块，与所述第一加长部的端部连接，且所述第二钽连接块、所述第一加长部和所述第一金属支撑通过第二紧固件连接。

17、根据本发明提供的一种ecr离子源电阻炉，所述炉口处连通有导向管。

18、根据本发明提供的一种ecr离子源电阻炉，还包括热屏蔽装置，所述热屏蔽装置设置于所述陶瓷坩埚的外侧，且所述第一加长部和所述第二加长部贯穿所述热屏蔽装置，并延伸至所述热屏蔽装置的外侧。

19、根据本发明提供的一种ecr离子源电阻炉，所述陶瓷坩埚的顶部设置有坩埚盖，且所述坩埚盖的顶部设置有凸起结构；所述陶瓷坩埚的底部开设有凹槽，所述凹槽用于所述第二加长部穿过。

20、本发明提供的ecr离子源电阻炉，通过设置陶瓷坩埚，陶瓷坩埚具有炉口，且陶瓷坩埚的内部装有难熔金属，加热线圈位于陶瓷坩埚的外周并通入电流，加热线圈用于形成电流回路为陶瓷坩埚加热，以得到难熔金属蒸气，加热线圈的电阻相对钽坩埚较大，因此，采用本发明提供的ecr离子源电阻炉，大幅降低了电阻炉的运行电流，不仅减小了ecr离子源强磁场对电阻炉的影响，避免变形，提高电阻炉的使用寿命，而且还能够精简电源等附属设备。

21、另外，加热线圈和陶瓷坩埚之间具有间隙，能够有效降低陶瓷坩埚与加热线圈的直接接触面积，很大程度上避免高温下的相容问题。

技术特征：

1.一种ecr离子源电阻炉，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的ecr离子源电阻炉，其特征在于，所述加热线圈(2)的两端分别设置有第一加长部(21)和第二加长部(22)，还包括：

3.根据权利要求2所述的ecr离子源电阻炉，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求2所述的ecr离子源电阻炉，其特征在于，所述第一金属支撑(3)和所述第二金属支撑(4)的内部均设置有冷却水路(6)。

5.根据权利要求2所述的ecr离子源电阻炉，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的ecr离子源电阻炉，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求5所述的ecr离子源电阻炉，其特征在于，还包括第二钽连接块(10)，与所述第一加长部(21)的端部连接，且所述第二钽连接块(10)、所述第一加长部(21)和所述第一金属支撑(3)通过第二紧固件(16)连接。

8.根据权利要求1所述的ecr离子源电阻炉，其特征在于，所述炉口处连通有导向管(11)。

9.根据权利要求2所述的ecr离子源电阻炉，其特征在于，还包括热屏蔽装置(12)，所述热屏蔽装置(12)设置于所述陶瓷坩埚(1)的外侧，且所述第一加长部(21)和所述第二加长部(22)贯穿所述热屏蔽装置(12)，并延伸至所述热屏蔽装置(12)的外侧。

10.根据权利要求2所述的ecr离子源电阻炉，其特征在于，所述陶瓷坩埚(1)的顶部设置有坩埚盖(13)，且所述坩埚盖(13)的顶部设置有凸起结构(14)；所述陶瓷坩埚(1)的底部开设有凹槽(15)，所述凹槽(15)用于所述第二加长部(22)穿过。

技术总结
本发明涉及熔融炉技术领域，提供一种ECR离子源电阻炉，包括陶瓷坩埚，具有炉口，且所述陶瓷坩埚的内部装有难熔金属；加热线圈，位于所述陶瓷坩埚的外周，且所述加热线圈和所述陶瓷坩埚之间具有间隙；所述加热线圈用于形成电流回路为所述陶瓷坩埚加热。本发明提供的ECR离子源电阻炉，通过加热线圈位于陶瓷坩埚的外周并通入电流，加热线圈用于形成电流回路为陶瓷坩埚加热，以得到难熔金属蒸气，加热线圈的电阻相对钽坩埚较大，因此，采用本发明提供的ECR离子源电阻炉，大幅降低了电阻炉的运行电流，不仅减小了ECR离子源强磁场对电阻炉的影响，避免变形，提高电阻炉的使用寿命，而且还能够精简电源等附属设备。

技术研发人员：卢旺,张雪珍,冯玉成,钱程,孙良亭
受保护的技术使用者：中国科学院近代物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25