超導高電荷態ecr離子源的製作方法
2023-08-08 19:07:26 1
專利名稱：超導高電荷態ecr離子源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種核物理實驗中用的ECR離子源。
高電荷態ECR(電子迴旋共振)離子源的工作原理是微波從注入端進入離子源的腔體中，該腔體是真空系統的一部分，內充工作氣體，當微波頻率等於電子迴旋運動頻率時，部分電子將發生共振並從微波中吸收能量，電子加速至很高能量，通過逐級碰撞電離產生高電荷態離子；另外離子源的軸向超導線包形成的軸向磁鏡場；徑向超導線包形成徑向六極磁場，兩磁場迭加形成磁約束。軸向磁鏡場在腔體中央有最小值，在此處等離子體保持最高密度，高電荷態離子最終經等離子體電極的小孔被吸極吸出。由於ECR離子源具有可長期穩定工作、無使用壽命限制，且是目前可提供最強高電荷態離子流的最有效工具，因而大量應用於重離子加速器，且在其他類型的加速器上應用也呈增長趨勢。這主要由於隨著被加速離子電荷態的提高，離子最終被加速的能量可以成平方的增加(離子能量W-Z2，其中W是離子被加速的能量，Z是離子的電荷態數)；因而對於被加速的離子能量相同時，加速帶Z個電荷的離子時(如用直線加速器加速)，可使直線加速器的加速電壓降低Z倍，因而可明顯降低加速器的運行成本。因此，目前除加速器用外，現在新興的高離化原子物理實驗條件也只有ECR源才能提供。另在工農業領域需要ECR源的趨勢也日漸興起，特別是在國際上這種源已用於材料表面改性、半導體滲渣等應用領域。基於這些優勢，國際上ECR源的發展日新月異，總的來說，提高軸向磁鏡場及徑向六極場、提高微波頻率能大幅度地提高高電荷態離子的產額。目前利用常規室溫線包所建造的高電荷態ECR離子源軸向磁鏡場最高只能達到1.7T。另世界上現有的和正在建造的超導ECR源、常規線包ECR源均為軸向磁場線包包在徑向磁場線包或永磁體的外部，對常溫離子源來說，這樣的結構優點很多，但對於超導源來說，這種結構卻存在很大的缺點，它使線包之間產生巨大的作用力，各方向上的分力為數萬牛頓。其間的任何一點微小滑動，都會引起失超。
本實用新型的目的是為了提供一種磁鏡場場強高、大幅度地提高軸向場、徑向場，兩種線包之間作用力減少、結構緊湊的超導高電荷態ECR離子源。
本實用新型的目的可通過如下措施來實現一種超導高電荷態ECR離子源，包括外殼；在離子源腔體的外部套有軸向超導線包A、內環固定軟鐵和軸向超導線包C，軸向超導線包B夾在內環固定軟鐵和徑向線包塊狀固定軟鐵之間；在軸向超導線包A、B、C外的徑向對稱位置至少設有4個徑向超導線包；徑向超導線包通過徑向線包塊狀固定軟鐵固定；徑向超導線包和軸向超導線包A、C的外部由軸端固定軟鐵A、B和外環固定軟鐵固定，所有的超導線包和固定軟鐵均置於液He杜瓦中，該杜瓦與制冷機相聯。
本實用新型相比現有技術具有如下優點1、本實用新型將軸向超導線包置於徑向線包之內，可以減少線包相互之間的作用力，避免了常規的軸向線包在徑向線包或永磁體之外的各線包之間分力很大的缺陷，避免了失超。
2、本實用新型在軸向和徑向線包之間，利用軟鐵大幅度提高軸向場，同時這些軟鐵用於超導線包的緊固工具。
3、本實用新型具有較高的軸向磁鏡場，採用較小的弧腔，較高的磁鏡場，使其結構緊湊，容易實現商業化。
本實用新型的具體結構由以下附圖給出
圖1是本實用新型的結構示意
圖1-徑向超導線包 2-內環固定軟鐵3-軸向超導線包A4-軸向超導線包B 5-軸向超導線包C 6-徑向線包塊狀固定軟鐵7-軸端固定軟鐵A 8-外環固定軟鐵9-液He杜瓦10-制冷機 11-離子源腔體 12-軸端固定軟鐵B圖2是本實用新型的軸向和徑向線包的裝配立體示意圖本實用新型還將結合附圖實施例作進一步詳述參照
圖1、2，一種超導高電荷態ECR離子源，包括外殼；在離子源腔體11的外部套有軸向超導線包A3、內環固定軟鐵2和軸向超導線包C5，軸向超導線包B4夾在內環固定軟鐵2和徑向線包塊狀固定軟鐵6之間；在軸向超導線包A3、B4、C5外的徑向對稱位置設有6個徑向超導線包1；徑向超導線包1通過徑向線包塊狀固定軟鐵6固定；徑向超導線包1和軸向超導線包A3、C5的外部由軸端固定軟鐵A7、B12和外環固定軟鐵8固定，所有的超導線包和固定軟鐵均置於液He杜瓦9瓶中，被液氦浸泡，該杜瓦9與制冷機10相聯，制冷機10為杜瓦9提供冷能。
權利要求1.一種超導高電荷態ECR離子源，包括外殼；其特徵在於在離子源腔體(11)的外部套有軸向超導線包A(3)、內環固定軟鐵(2)和軸向超導線包C(5)，軸向超導線包B(4)夾在內環固定軟鐵(2)和徑向線包塊狀固定軟鐵(6)之間；在軸向超導線包A(3)、B(4)、C(5)外的徑向對稱位置至少設有4個徑向超導線包(1)；徑向超導線包(1)通過徑向線包塊狀固定軟鐵(6)固定；徑向超導線包(1)和軸向超導線包A(3)、C(5)的外部由軸端固定軟鐵A(7)、B(12)和外環固定軟鐵(8)固定，所有的超導線包和固定軟鐵均置於液He杜瓦(9)中，該杜瓦(9)與制冷機(10)相聯。
專利摘要本實用新型涉及一種超導高電荷態ECR離子源,包括外殼;在離子源腔體的外部套有軸向超導線包A、內環固定軟鐵和軸向超導線包C,軸向超導線包B夾在內環固定軟鐵和徑向線包塊狀固定軟鐵之間;在軸向超導線包A、B、C外的徑向對稱位置至少設有4個徑向超導線包;徑向超導線包通過徑向線包塊狀固定軟鐵固定;徑向超導線包和軸向超導線包A、C的外部由軸端固定軟鐵A、B和外環固定軟鐵固定,所有的超導線包和固定軟鐵均置於液He杜瓦中,該杜瓦與制冷機相聯;本實用新型的磁鏡場場強高,大幅度地提高了軸向場、徑向場,各線包之間相互作用力減少,結構緊湊,易於商業化。
文檔編號H01J37/08GK2463950SQ0121298
公開日2001年12月5日 申請日期2001年1月20日 優先權日2001年1月20日
發明者趙紅衛, 謝祖棋, 袁平, 張子民, 張雪珍, 郭曉虹 申請人:中國科學院近代物理研究所