一种具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源

文档序号:53417 发布日期:2021-09-28 浏览:40次 >En<

阅读说明:本技术 一种具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源 (Ion source with good air tightness and high reliable installation accuracy ) 是由 石金水 陈宇航 张晨 王丹 邓建军 马瑞利 于 2021-07-09 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源,包括阳极筒本体,所述阳极筒本体安装在离子源支座的左端;所述阳极筒本体的内部安装有准直器本体;阴极杆,所述阴极杆安装在离子源支座上,且阴极杆的内侧设置有标准陶瓷垫片,并且标准陶瓷垫片的内侧设置有接线柱。该具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源,离子源结构优化在阴极杆和阳极筒的安装精度以及安装的工作效率有所提升,大幅度减少了离子源安装的工作量,提高离子源安装的工作效率,且在离子源整体的气密性方面也有着大幅度的提升,减少了氢气的损失量;且该离子源支座结构环境接受度高,制作成本合适,经济性好。(The invention discloses an ion source with good air tightness and high reliable installation precision, which comprises an anode cylinder body, wherein the anode cylinder body is arranged at the left end of an ion source support; a collimator body is arranged in the anode cylinder body; the cathode rod is installed on the ion source support, a standard ceramic gasket is arranged on the inner side of the cathode rod, and a binding post is arranged on the inner side of the standard ceramic gasket. According to the ion source with good air tightness and high reliable installation precision, the installation precision and the installation working efficiency of the cathode rod and the anode cylinder are improved by optimizing the structure of the ion source, the workload of installing the ion source is greatly reduced, the working efficiency of installing the ion source is improved, the integral air tightness of the ion source is also greatly improved, and the loss of hydrogen is reduced; the ion source support has the advantages of high environmental acceptance, proper manufacturing cost and good economical efficiency.)

一种具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源

技术领域

本发明涉及离子源相关

技术领域

,具体为一种具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源。

背景技术

离子源用于在回旋加速器产生束流,堪称回旋加速器的心脏。离子源的性能指标包括束流强度、束流稳定性以及最佳工作气流等参数。其中,离子源最主要的性能指标为束流强度,且束流强度又会受到气密性以及阴极杆和阳极筒安装位置的影响。对于离子源的气密性与阴极杆和阳极筒的安装位置的研究是必不可少。

常用离子源安装方式为插入式,刚性离子源安装在位移平台上,利用位移平台的调节机构进行对离子源的精确定位,实现多维移动控制。

现有准直器为独立准直器,在准直器上开有准直孔,准直孔周围设置有环形溅射台,环形溅射台高度低于准直器基体上表面,环形溅射台周围还设置有高度高于准直器基体上表面的环形定位台阶,溅射台与准直孔基线重合,依靠定位台阶与支座定位安装。

离子源放电主要通过阳极筒的沉台孔结构,结合准直器与阴极配合的间隙结构,利用轴向的磁场使放电空间内的电子在径向上受到约束发生回旋运动,阴极与阳极之间的电场使电子在轴向上受到约束,在阴极与对阴极之间发生来回反射。而电子从阴极表面发射进入到放电区域后,良好的电磁场环境使电子在阴阳极组成的空间内往复震荡,高效的对空间内的氢气电离,电离形成的负氢离子在引出狭缝处受到外加电场的作用从阳极筒中被引出进入加速腔中进行加速。

插入式离子源虽然解决了内部空间限制,实现了复杂而精确的多维运动控制,在维护上也脱离了真空条件的限制,但是对离子源自身的安装精度要求更高。移动平台行程有限,离子源自身定位精度在一定程度上影响了束流强度。离子源内部准直器与阳极筒的定位依靠止口定位,在径向上无法定位,有转动的情况发生且接触面数增加对气密要求更高且较难实现。所以阴极、阳极与准直器三者的位置关系都缺少必要的约束。

对于传统的离子源结构而言,如图2所示,安装阴极杆3的结构往往是采用非标陶瓷垫片51进行安装,这样会导致阴极杆3的定位精度不高;离子源支座的外圆缺少限位功能,如果在安装阳极筒时,阳极筒与支座存在夹角,则需要依靠调节平台进行阳极筒位置修正,这样会大大增加离子源安装的工作量,影响离子源安装的工作效率和阳极筒的定位精度;离子源结构在密封性上存在止口,密封面则无法进行平磨,且粗糙度度不高,精度也不好把控,导致离子源的气密性不好,从而会增加氢气通入至阳极筒内部的损失量。

因此,我们提出一种具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源,以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源,以解决上述背景技术中提出的,阴极杆和阳极筒的安装精度不足,且离子源整体的气密性不好的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源,具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源,其特征在于,包括:

阳极筒本体,所述阳极筒本体安装在离子源支座的左端;

所述阳极筒本体的内部安装有准直器本体;

阴极杆,所述阴极杆安装在离子源支座上,且阴极杆的内侧设置有标准陶瓷垫片,并且标准陶瓷垫片的内侧设置有接线柱。

优选的:所述阳极筒本体上还设置有一体式偏心孔,所述一体式偏心孔位于阳极筒本体内壁,所述准直器外壁具有与所述一体式偏心孔配合的凸起,

优选的:所述阳极筒本体底面设置有定位扁。

优选的:所述阴极杆通过一对锁紧螺钉与标准陶瓷垫片相连接,且用于定位的标准陶瓷垫片在阴极杆上下成中心对称设置。

优选的:所述离子源外壳具有粗糙密封区,所述粗糙密封区为韧性绝缘材料包覆在外壳上形成。

优选的,所述接线柱位于所述粗糙密封区末端,所述粗糙密封区长度延长使接线柱的位置到达离子源支座的气水管路(11)的连接处。

优选的:离子源支座的气水管路的连接处为低温钎焊连接头。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:该具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源,离子源结构优化在阴极杆和阳极筒的安装精度以及安装的工作效率有所提升,大幅度减少了离子源安装的工作量,提高离子源安装的工作效率,且在离子源整体的气密性方面也有着大幅度的提升,减少了氢气的损失量;且该离子源支座结构环境接受度高,制作成本合适,经济性好。

附图说明

图1为本发明一种

具体实施方式

示意图;

图2为现有技术中常用离子源正视示意图。

图中:1、阳极筒本体;2、准直器本体;3、阴极杆;4、锁紧螺钉;5、标准陶瓷垫片;6、接线柱;51、非标陶瓷垫片;7、止口;8、定位扁;9、粗糙密封区;10、低温钎焊连接头;11、气水管路;12、支撑架法兰。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

本发明所述具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源,包括:

阳极筒本体1,所述阳极筒本体1安装在离子源支座的左端;

所述阳极筒本体1的内部安装有准直器本体2;

阴极杆3,所述阴极杆3安装在离子源支座上,且阴极杆3的内侧设置有标准陶瓷垫片5,并且标准陶瓷垫片5的内侧设置有接线柱6。

其中一种具体实施方式中,所述阳极筒本体1上还设置有一体式偏心孔,所述一体式偏心孔位于阳极筒本体内壁,所述准直器外壁具有与所述一体式偏心孔配合的凸起。

如图1所示的具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源,包括阳极筒本体1、准直器本体2、阴极杆3、锁紧螺钉4、标准陶瓷垫片5和接线柱6,在使用时,阳极筒本体1的定位是依靠在一头加工铣扁形成的定位扁,定位扁为一个平面,并与阳极筒其他区域的圆弧线连接处形成一个折角,从而防止阳极筒本体1打滑,阳极筒在图1所示的高度方向则可依靠一对止口7进行定位,形成阳极筒本体1的定位结构,从而达到阳极筒本体1精准安装至离子源内部。

而准直器本体2则直接安装在阳极筒本体1内部,利用一体式偏心孔解决了准直器本体2打转的影响,一体式偏心孔与准直器外壁的凸起配合固定准直器,避免准直器本体2打转。且由于偏心孔与凸起配合后一体式偏心孔与准直器本体的底面形成密封,因此只需密封准直器本体2在图1所示的上下表面即可,从而减少密封面数量,提高气密性。

阴极杆3的定位通过依靠标准陶瓷垫片外型,使用锁紧螺钉4进行紧固阴极杆3,形成阴极杆3的定位结构,从而实现阴极杆3在离子源内部进行精准安装且紧固在离子源内部。

所述离子源外壳具有粗糙密封区9,所述粗糙密封区为韧性绝缘材料包覆在外壳上形成。离子源的气密性是依靠粗糙密封区的高粗糙度,使用螺栓紧固挤压具有韧性且表面粗糙的密封材料如橡胶或高分子聚酯材料等形成一个密封结构,从而达到更好的密封效果。与传统的工艺加工的离子源相比,在密封面的平整度为在0.01mm。当氢气通入至阳极筒时,离子源漏气率可降至1%以内。

优选的,所述接线柱位于所述粗糙密封区末端,所述粗糙密封区长度延长使接线柱的位置到达离子源支座的气水管路的连接处。此时可以使接线柱同时固定陶瓷垫片和气水管路的连接处,简化连接结构,并增加了粗糙密封区长度,提升密封效果。

离子源整体气水管路的连接处采用低温钎焊连接头10,相对常规方式,此方法在焊接过程中形变量小,密封性高,焊接环境为真空状态对各零件有保护作用;安装上与常用方式基本相同,先安装内部阴极与外部接线柱6,再安装上下支座和阳极筒本体1,最后与支撑架法兰12相连;对于阳极筒本体1更换只需拆除上下支座连接与支架连接取出阳极筒本体1即可,依靠定位扁达到方便快捷的更换。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:该具有良好气密性和高可靠安装精度的离子源,离子源结构优化在阴极杆和阳极筒的安装精度以及安装的工作效率有所提升,大幅度减少了离子源安装的工作量,提高离子源安装的工作效率,且在离子源整体的气密性方面也有着大幅度的提升,减少了氢气的损失量;且该离子源支座结构环境接受度高,制作成本合适,经济性好。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段,机械、零件和设备均采用现有技术中,常规的型号,加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述,本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,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,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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