专利名称：超导高电荷态ecr离子源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种核物理实验中用的ECR离子源。
高电荷态ECR(电子回旋共振)离子源的工作原理是微波从注入端进入离子源的腔体中，该腔体是真空系统的一部分，内充工作气体，当微波频率等于电子回旋运动频率时，部分电子将发生共振并从微波中吸收能量，电子加速至很高能量，通过逐级碰撞电离产生高电荷态离子；另外离子源的轴向超导线包形成的轴向磁镜场；径向超导线包形成径向六极磁场，两磁场迭加形成磁约束。轴向磁镜场在腔体中央有最小值，在此处等离子体保持最高密度，高电荷态离子最终经等离子体电极的小孔被吸极吸出。由于ECR离子源具有可长期稳定工作、无使用寿命限制，且是目前可提供最强高电荷态离子流的最有效工具，因而大量应用于重离子加速器，且在其他类型的加速器上应用也呈增长趋势。这主要由于随着被加速离子电荷态的提高，离子最终被加速的能量可以成平方的增加(离子能量W-Z2，其中W是离子被加速的能量，Z是离子的电荷态数)；因而对于被加速的离子能量相同时，加速带Z个电荷的离子时(如用直线加速器加速)，可使直线加速器的加速电压降低Z倍，因而可明显降低加速器的运行成本。因此，目前除加速器用外，现在新兴的高离化原子物理实验条件也只有ECR源才能提供。另在工农业领域需要ECR源的趋势也日渐兴起，特别是在国际上这种源已用于材料表面改性、半导体渗渣等应用领域。基于这些优势，国际上ECR源的发展日新月异，总的来说，提高轴向磁镜场及径向六极场、提高微波频率能大幅度地提高高电荷态离子的产额。目前利用常规室温线包所建造的高电荷态ECR离子源轴向磁镜场最高只能达到1.7T。另世界上现有的和正在建造的超导ECR源、常规线包ECR源均为轴向磁场线包包在径向磁场线包或永磁体的外部，对常温离子源来说，这样的结构优点很多，但对于超导源来说，这种结构却存在很大的缺点，它使线包之间产生巨大的作用力，各方向上的分力为数万牛顿。其间的任何一点微小滑动，都会引起失超。
本实用新型的目的是为了提供一种磁镜场场强高、大幅度地提高轴向场、径向场，两种线包之间作用力减少、结构紧凑的超导高电荷态ECR离子源。
本实用新型的目的可通过如下措施来实现一种超导高电荷态ECR离子源，包括外壳；在离子源腔体的外部套有轴向超导线包A、内环固定软铁和轴向超导线包C，轴向超导线包B夹在内环固定软铁和径向线包块状固定软铁之间；在轴向超导线包A、B、C外的径向对称位置至少设有4个径向超导线包；径向超导线包通过径向线包块状固定软铁固定；径向超导线包和轴向超导线包A、C的外部由轴端固定软铁A、B和外环固定软铁固定，所有的超导线包和固定软铁均置于液He杜瓦中，该杜瓦与制冷机相联。
本实用新型相比现有技术具有如下优点1、本实用新型将轴向超导线包置于径向线包之内，可以减少线包相互之间的作用力，避免了常规的轴向线包在径向线包或永磁体之外的各线包之间分力很大的缺陷，避免了失超。
2、本实用新型在轴向和径向线包之间，利用软铁大幅度提高轴向场，同时这些软铁用于超导线包的紧固工具。
3、本实用新型具有较高的轴向磁镜场，采用较小的弧腔，较高的磁镜场，使其结构紧凑，容易实现商业化。
本实用新型的具体结构由以下附图给出
图1是本实用新型的结构示意
图1-径向超导线包 2-内环固定软铁3-轴向超导线包A4-轴向超导线包B 5-轴向超导线包C 6-径向线包块状固定软铁7-轴端固定软铁A 8-外环固定软铁9-液He杜瓦10-制冷机 11-离子源腔体 12-轴端固定软铁B图2是本实用新型的轴向和径向线包的装配立体示意图本实用新型还将结合附图实施例作进一步详述参照
图1、2，一种超导高电荷态ECR离子源，包括外壳；在离子源腔体11的外部套有轴向超导线包A3、内环固定软铁2和轴向超导线包C5，轴向超导线包B4夹在内环固定软铁2和径向线包块状固定软铁6之间；在轴向超导线包A3、B4、C5外的径向对称位置设有6个径向超导线包1；径向超导线包1通过径向线包块状固定软铁6固定；径向超导线包1和轴向超导线包A3、C5的外部由轴端固定软铁A7、B12和外环固定软铁8固定，所有的超导线包和固定软铁均置于液He杜瓦9瓶中，被液氦浸泡，该杜瓦9与制冷机10相联，制冷机10为杜瓦9提供冷能。
权利要求1.一种超导高电荷态ECR离子源，包括外壳；其特征在于在离子源腔体(11)的外部套有轴向超导线包A(3)、内环固定软铁(2)和轴向超导线包C(5)，轴向超导线包B(4)夹在内环固定软铁(2)和径向线包块状固定软铁(6)之间；在轴向超导线包A(3)、B(4)、C(5)外的径向对称位置至少设有4个径向超导线包(1)；径向超导线包(1)通过径向线包块状固定软铁(6)固定；径向超导线包(1)和轴向超导线包A(3)、C(5)的外部由轴端固定软铁A(7)、B(12)和外环固定软铁(8)固定，所有的超导线包和固定软铁均置于液He杜瓦(9)中，该杜瓦(9)与制冷机(10)相联。
专利摘要本实用新型涉及一种超导高电荷态ECR离子源,包括外壳;在离子源腔体的外部套有轴向超导线包A、内环固定软铁和轴向超导线包C,轴向超导线包B夹在内环固定软铁和径向线包块状固定软铁之间;在轴向超导线包A、B、C外的径向对称位置至少设有4个径向超导线包;径向超导线包通过径向线包块状固定软铁固定;径向超导线包和轴向超导线包A、C的外部由轴端固定软铁A、B和外环固定软铁固定,所有的超导线包和固定软铁均置于液He杜瓦中,该杜瓦与制冷机相联;本实用新型的磁镜场场强高,大幅度地提高了轴向场、径向场,各线包之间相互作用力减少,结构紧凑,易于商业化。
文档编号H01J37/08GK2463950SQ0121298
公开日2001年12月5日 申请日期2001年1月20日 优先权日2001年1月20日
发明者赵红卫, 谢祖棋, 袁平, 张子民, 张雪珍, 郭晓虹 申请人:中国科学院近代物理研究所