技术领域
本发明涉及离子束生物工程技术领域，具体涉及一种热阴极高密度低能离子束生物改性设备。
背景技术：
研究发现农作物组织内部存在着不同层次的、杂乱无序的孔洞、空腔。离子注入一方面对生物体表面产生溅射刻蚀作用,另一方面使得这些孔洞和空腔被连通,形成渐深的通道,使后续的离子可以深入到遗传物质上,从而引起损伤、变异等生物效应,能量为几十至几百kev的荷能离子注入生物体后可以使质量、能量和电荷共同作用于生物体,比其它电离辐射的作用更为丰富和复杂。
离子束生物学的研究方向主要包括诱变育种、离子束介导转基因、低能离子与生命起源、环境辐射与人类健康等。随着生物技术的兴起，离子束生物工程必将得到更深入广泛的发展与应用。
目前的单离子束装置都是采用钨丝作为离子源初始电子发射材料，电子轰击工作气体（如氮气，氢气，氩气等）产生电子崩效应，经高压产生等离子体，经过轴向磁场和电位阱后电子被捕获，离子从引出通道射出形成离子束。
此种装置的离子束密度低，且钨丝易中毒，稳定性差，易蒸发和烧坏。离子源的维护成本很高，目前缺乏一种长脉冲高参数运行的低能离子束生物改性设备。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供一种热阴极高密度低能离子束生物改性设备，改变以往采用辉光放电等离子体的形式，利用密度比钨丝阴极密度高的LaB6块状阴极作为离子源的初始源，产生的等离子体密度较大，具体技术方案如下：
一种热阴极高密度低能离子束生物改性设备，包括实验腔以及置于实验腔进气端外的离子源和置于实验腔内用于放置样品的载物台，所述离子源包括沿进气方向依次布置在电离室内的加热丝、LaB6块状阴极和阳极，该电离室与实验腔之间通过引出系统连接，所述引出系统包括线圈、电子腔以及置于电子腔内的引出极，该电子腔与实验腔连通，所述线圈置于电离室的外侧，所述LaB6块状阴极激发出弧光放电等离子体，经过引出系统的加速，利用离子束对载物台上的样品进行生物改性。
所述加热丝连接有加热电源，所述LaB6块状阴极内置有测量温度的热电偶，该热电偶数据反馈输入加热电源中。
所述线圈、阳极和引出极分别连接有线圈电源、阳极电源和引出极电源。
所述引出极还连接有辅助极电源。
所述载物台为可旋转的基座。
由以上技术方案可知，本发明所阐述的等离子体密度比市面上现有的辉光放电等离子体提高10~100倍，发射密度高，离子束束流密度高，效果明显，生物改性效率高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，离子束生物改性设备包括实验腔1以及置于实验腔进气端外的离子源2和置于实验腔内用于放置样品的载物台3。
所述离子源2包括沿进气方向依次布置在电离室21内的加热丝22、LaB6块状阴极23和阳极24，该电离室与实验腔之间通过引出系统4连接，所述LaB6块状阴极23激发出弧光放电等离子体，经过引出系统的加速，对载物台3上的样品进行生物改性。块状阴极不仅包括大面积块状六硼化斓（LaB6）阴极，还可以采用氧化物阴极（比如氧化锆）等电子发射量大的特殊阴极材料，优点是初始电子密度高，产生的离子密度高。
所述加热丝22连接有加热电源25，所述LaB6块状阴极23内置有测量温度的热电偶，该热电偶数据反馈输入加热电源中。
所述引出系统4包括线圈41、电子腔42以及置于电子腔内的引出极43，该电子腔与实验腔1连通，所述线圈41置于电离室21的两侧，所述线圈、阳极和引出极分别连接有线圈电源44、阳极电源45和引出极电源46，引出极还连接有辅助极电源47。引出系统4形成一个电子阱，可以捕获电子，而让离子通过并获得加速。
所述的热阴极高密度低能离子束生物改性设备，在电离室中产生等离子体，经过引出系统后捕获电子，离子获得加速并射向实验腔。在实验腔中，离子束正下方布置有载物台，需要改性的生物种子等置于载物台上，经过离子束的照射后产生改性效应。
为保证离子束照射均匀性，载物台3采用旋转结构。实验腔的抽气系统可以为扩散泵，或分子泵机组。
使用抽气系统从抽气口对整套装置抽真空，开启加热电源对块状阴极进行真空加热。达到设定真空度后打开入口的进气阀门通入工作气体，至气压0.1Pa~10Pa之间。开启线圈电源，设定磁场。打开阳极电源，此时会产生等离子体。开启引出极电源后即可产生离子束，此时开启载物台旋转，开始生物改性。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。