低能强流离子注入机实验装置简介

3.1仪器的整体结构：

图3.1 仪器实物图

该图为本论文所使用的仪器的整体实物图，如下图示意图所示，该仪器从头到尾依次为离子源，引出系统，聚焦透镜，速度选择器，聚焦透镜，X-Y 偏转系统，聚焦透镜，波恩管，靶室。下文依次介绍各个部件

图3.2 仪器示意图

3.2离子源及引出系统

图3.3 离子源实物图

离子源是加速器的重要部件，它的功能是将样品物质电离成带电的原子离子或分子离子。离子源应具有电离效率高，聚焦性能好，离子初始能量发散小，传输效率高，离子流稳定等特点。

图3.4 离子源及引出剖面示意图

如图所示，离子源内部为真空环境，其内部带有环状灯丝。由样品入口将气体导入，通过加大灯丝电流，由灯丝阴极发射出电子。从阴极发射的电子通过中空的阳极被加速，到达对阴极之前又被减速并反向加速，电子在阴极-阳极-对阴极之间来回振荡，在轴向磁场的作用下作螺旋进动，并在空间上被磁场约束在轴线附近，不致扩散阳极边缘，从而使电子可以经历很长的路程，使气体碰撞游离的几率大大增加。当电子通过电离盒射向阳极时，具有一定能量和几何形状的电子束不断轰击样品气体，可使通入的气体发生电离，产生包括正离子在内的各种产物，正离子被引出极引出离子源。大部分样品气体和电子，离子产物被离子源的真空泵不断抽走。离子源四周带有环形磁场，灯丝与源磁铁之间为绝缘状态。环形磁场可以约束内部离子沿螺旋轨迹前进，增加样品气体与电子束的碰撞机会，提高电离几率，进而提高离子产生率。当样品气体在离子源内被大量电离时，由于引出极与灯丝间有150V的起弧电压差，在电场作用下，大量正离子被引出，同时赋予离子一定的初速度。由于引出口的大小问题，在正离子被导出引出极时，会有大量离子打在引出板上，产生起弧电流。