一种核孔膜工业生产用的重离子生产装置的制作方法

本发明涉及一种重离子生产装置，具体涉及一种核孔膜工业生产用的重离子生产装置，属于核孔膜生产技术领域。

背景技术：

重离子核孔膜在水处理、空气过滤以及清洁能源(如锂离子电池隔膜)等方面具有不可替代的优秀作用，并在新型特殊功能材料方面有着独特的作用，有望在民用和军用新材料方面有许多突破性进展。

目前国际上已有的核孔膜照射专用装置，可提供的重离子单核子能量约为3mev/u，需照射的薄膜只能放置在真空状态，且在同一时间段只有一个照射终端工作，薄膜的照射效率不高，导致核孔膜的生产效率低。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种核孔膜工业生产用的重离子生产装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种核孔膜工业生产用的重离子生产装置，包括离子源、lebt束线、粒子加速器、hebt束线和膜照射终端；所述离子源用于产生高电荷态的重离子束流并对重离子束流进行初级加速；所述lebt束线设置在所述离子源的出口和所述粒子加速器的入口之间，用于对所述离子源产生的重离子束流进行分析，以根据不同类型核孔膜需求选定适合加速的重离子，然后匹配传输至所述粒子加速器；所述粒子加速器对重离子束流进行主加速，然后注入到所述hebt束线；所述hebt束线将注入的重离子束流劈分成若干股重离子束流后分别传输至若干个膜照射终端，所述膜照射终端将重离子束流引出并对放置于大气环境中的薄膜进行照射。

所述的重离子生产装置，优选地，所述lebt束线包括依次设置的：第一螺线管磁透镜，用于对引出重离子束流进行聚焦或散焦；双向校正磁铁，用于调整重离子束流至中心位置；分析二极磁铁，用于分析重离子种类并选定适合加速的重离子；第一组合四极磁铁，用于对选定的重离子束流进行聚焦或散焦；双向偏转二极磁铁，用于使重离子束流的方向偏转；第二组合四极磁铁和第二螺线管磁透镜，用于对重离子束流进行聚焦或散焦。

所述的重离子生产装置，优选地，所述hebt束线包括依次设置的：劈束装置，至少一个所述劈束装置沿所述hebt束线的传输方向依次放置，用于将所述粒子加速器引出的一束重离子束流进行分割以劈分成若干股重离子束；偏转二极磁铁，用于使重离子束流的方向偏转以传输至所述膜照射终端；聚焦四极磁铁，用于对引出重离子束流进行聚焦或散焦；水平扫描磁铁和垂直扫描磁铁，用于使重离子束流的束斑均匀。

所述的重离子生产装置，优选地，所述lebt束线同时与若干个所述离子源连接，且若干个所述离子源在极短时间间隔内交替运行。

所述的重离子生产装置，优选地，所述离子源为超导离子源和/或ecr离子源。

所述的重离子生产装置，优选地，所述离子源产生的高电荷态重离子的平均束流强度为百微安量级。

所述的重离子生产装置，优选地，所述粒子加速器能够将重离子束流加速到单核能约为5mev/u至20mev/u。

所述的重离子生产装置，优选地，所述粒子加速器为超导回旋加速器。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用离子源提供高电荷态重离子，并通过粒子加速器将高电荷态重离子加速到单核能约为5mev/u至20mev/u，使重离子有能力穿过真空膜窗，且在大气环境下有足够的穿射距离，因此可以将薄膜放置在大气环境下进行照射，使薄膜的更换方便快捷，大大减小更换薄膜的时间，且在同一时间，可有多个照射终端同时照射薄膜，极大提高薄膜的照射效率，以提高核孔膜的生产效率。2、本发明选用高电荷态重离子方式，可减小粒子加速器体积和重量，减小建造成本。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的局部结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

如图1、图2所示，本发明提供的核孔膜工业生产用的重离子生产装置包括离子源、lebt束线1、粒子加速器2、hebt束线3和膜照射终端4。其中，离子源用于产生高电荷态的重离子(如氩离子或氪离子等)束流并对重离子束流进行初级加速。lebt束线1设置在离子源的出口和粒子加速器2的入口之间，用于对离子源产生的重离子束流进行分析，以根据不同类型核孔膜需求选定适合加速的重离子，然后匹配传输至粒子加速器2。粒子加速器2对重离子束流进行主加速，然后注入到hebt束线3。hebt束线3将注入的重离子束流劈分成若干股重离子束流后分别传输至若干个膜照射终端4，膜照射终端4将重离子束流引出并对放置于大气环境中的薄膜进行照射。

在上述实例中，优选的，lebt束线1包括依次设置的：第一螺线管磁透镜11，用于对引出重离子束流进行聚焦或散焦；双向校正磁铁12，用于调整重离子束流至中心位置；分析二极磁铁13，用于分析重离子种类并选定适合加速的重离子；第一组合四极磁铁14，用于对选定的重离子束流进行聚焦或散焦；双向偏转二极磁铁15，用于使重离子束流的方向偏转；第二组合四极磁铁16和第二螺线管磁透镜17，用于对重离子束流进行聚焦或散焦。

在上述实例中，优选的，hebt束线3包括依次设置的：劈束装置31，至少一个劈束装置31沿hebt束线3的传输方向依次放置，用于将粒子加速器2引出的一束重离子束流进行分割以劈分成若干股重离子束；偏转二极磁铁32，用于使重离子束流的方向偏转以传输至膜照射终端4；聚焦四极磁铁33，用于对引出重离子束流进行聚焦或散焦；水平扫描磁铁34和垂直扫描磁铁35，用于使重离子束流的束斑均匀。

在上述实例中，优选的，lebt束线1可以同时与若干个离子源连接，若干个离子源可在极短时间间隔内交替运行，由此提高粒子加速器2的运行效率。

在上述实例中，优选的，离子源为超导离子源和/或ecr离子源。

在上述实例中，优选的，离子源产生的高电荷态重离子的平均束流强度为百微安量级。

在上述实例中，优选的，粒子加速器2可以将重离子束流加速到单核能约为5mev/u至20mev/u，以使得引出的重离子有能力穿过膜照射终端4的真空膜窗，且在大气环境下有足够的穿射距离。

在上述实例中，优选的，粒子加速器2为超导回旋加速器。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种核孔膜工业生产用的重离子生产装置，其特征在于，包括离子源、lebt束线(1)、粒子加速器(2)、hebt束线(3)和膜照射终端(4)；

所述离子源用于产生高电荷态的重离子束流并对重离子束流进行初级加速；

所述lebt束线(1)设置在所述离子源的出口和所述粒子加速器(2)的入口之间，用于对所述离子源产生的重离子束流进行分析，以根据不同类型核孔膜需求选定适合加速的重离子，并对所选定的重离子束流进行预加速，然后匹配传输至所述粒子加速器(2)；

所述粒子加速器(2)对重离子束流再次进行主加速，然后注入到所述hebt束线(3)；

所述hebt束线(3)将注入的重离子束流劈分成若干股重离子束流后分别传输至若干个膜照射终端(4)，所述膜照射终端(4)将重离子束流引出并对放置于大气环境中的薄膜进行照射。

2.根据权利要求1所述的重离子生产装置，其特征在于，所述lebt束线(1)包括依次设置的：

第一螺线管磁透镜(11)，用于对引出重离子束流进行聚焦或散焦；

双向校正磁铁(12)，用于调整重离子束流至中心位置；

分析二极磁铁(13)，用于分析重离子种类并选定适合加速的重离子；

第一组合四极磁铁(14)，用于对选定的重离子束流进行聚焦或散焦；

双向偏转二极磁铁(15)，用于使重离子束流的方向偏转；

第二组合四极磁铁(16)和第二螺线管磁透镜(17)，用于对重离子束流进行聚焦或散焦。

3.根据权利要求1所述的重离子生产装置，其特征在于，所述hebt束线(3)包括依次设置的：

劈束装置(31)，至少一个所述劈束装置(31)沿所述hebt束线(3)的传输方向依次放置，用于将所述粒子加速器(2)引出的一束重离子束流进行分割以劈分成若干股重离子束；

偏转二极磁铁(32)，用于使重离子束流的方向偏转以传输至所述膜照射终端(4)；

聚焦四极磁铁(33)，用于对引出重离子束流进行聚焦或散焦；

水平扫描磁铁(34)和垂直扫描磁铁(35)，用于使重离子束流的束斑均匀。

4.根据权利要求1所述的重离子生产装置，其特征在于，所述lebt束线(1)同时与若干个所述离子源连接，且若干个所述离子源在极短时间间隔内交替运行。

5.根据权利要求1所述的重离子生产装置，其特征在于，所述离子源为超导离子源和/或ecr离子源。

6.根据权利要求1所述的重离子生产装置，其特征在于，所述离子源产生的高电荷态重离子的平均束流强度为百微安量级。

7.根据权利要求1所述的重离子生产装置，其特征在于，所述粒子加速器(2)能够将重离子束流加速到单核能约为5mev/u至20mev/u。

8.根据权利要求7所述的重离子生产装置，其特征在于，所述粒子加速器(2)为超导回旋加速器。

技术总结
本发明涉及一种核孔膜工业生产用的重离子生产装置，包括离子源、LEBT束线、粒子加速器、HEBT束线和膜照射终端；离子源用于产生高电荷态的重离子束流并对重离子束流进行初级加速；LEBT束线用于对重离子束流进行分析并匹配传输至粒子加速器；粒子加速器对重离子束流进行主加速，然后注入到HEBT束线；HEBT束线将注入的重离子束流劈分成若干股重离子束流后分别传输至若干个膜照射终端，膜照射终端将重离子束流引出并对放置于大气环境中的薄膜进行照射。本发明由于可以将薄膜放置在大气环境下进行照射，使薄膜的更换方便快捷，大大减小更换薄膜的时间，且在同一时间，可有多个终端同时照射薄膜，极大提高薄膜的照射效率，从而提高核孔膜的生产效率。

技术研发人员：王兵;孙良亭;莫丹;张金泉;王贤武;姚庆高;吴巍;马艺准;杨龙;吴北民;卢旺;杨建成;胡正国;徐瑚珊
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：2020.03.05
技术公布日：2020.06.16