離子源供應(yīng)商如何增加離子源離子化效率

利用稀薄氣體中的高頻放電現(xiàn)象使氣體電離，離子源供應(yīng)商一般用來產(chǎn)生低電荷態(tài)正離子，有時離子源供應(yīng)商也從中引出負(fù)離子，作為負(fù)離子源使用。

在高頻電場中，自由電子與氣體中的原子(或分子)碰撞，并使之電離。高頻離子源的放電管一般用派勒克斯玻璃或石英管制作。高頻場可由管外螺線管線圈產(chǎn)生，也可由套在管外的環(huán)形電極產(chǎn)生。前者稱為電感耦合,后者稱為電容耦合高頻振蕩器頻率為10～10Hz，輸出功率在數(shù)百瓦以上。

離子源供應(yīng)商從高頻離子源中引出離子可有兩種方式。一種是離子源供應(yīng)商在放電管頂端插入一根鎢絲作為正極，在放電管尾端裝一帶孔負(fù)電極，并把該孔做成管形，從中引出離子流。另一種方式是離子源供應(yīng)商把正極做成帽形，裝在引出電極附近，而放電區(qū)則在它的另一側(cè)。不管采用哪種引出方式，金屬電極都要用石英或玻璃包起來，以減少離子在金屬表層的復(fù)合。

在高頻放電區(qū)域中加有恒定磁場時，由于共振現(xiàn)象可提高放電區(qū)域中的離子濃度。有時，離子源供應(yīng)商還在引出區(qū)域加非均勻磁場來改善引出。在外磁場約束下產(chǎn)生反射放電的離子源，是離子源供應(yīng)商對弧放電離子源的改進(jìn)。在弧放電離子源中，陽極另一端和陰極對稱的位置上，裝一與陰極等電位的對陰極，使陰極發(fā)射的電子流在中空的陽極內(nèi)反射振蕩，提高了電離效率，改變了放電機制。陰極一般用鎢塊制成，由電子轟擊加熱，稱間熱陰極離子源。反射放電電壓較高時，可在冷陰極狀態(tài)下工作。這時離子源結(jié)構(gòu)更加簡單，稱為冷陰極離子源。

從外形結(jié)構(gòu)看，雙彭源只是在雙等離子體離子源的陽極外側(cè)增設(shè)一個對陰極。但從放電原理看，它兩種離子源有很大差別。前三個電極組成類似于雙等離子體離子源的系統(tǒng)，看作是一個電子源。由于對陰極上加有和中間電極相同或更負(fù)些的電壓，電子就在中間電極和對陰極之間反射振蕩,改善了電離。離子源供應(yīng)商用正離子束去轟擊工作物質(zhì)，就能得到該種物質(zhì)的負(fù)離子。離子源供應(yīng)商

若用銫離子束去濺射周期表第Ⅳ族以后電子親合力較大的元素，可以得到該元素微安級的負(fù)離子束流。

在產(chǎn)生多電荷重離子束的實驗裝置（如電子回旋共振離子源、電子束離子源）中，都已得到電荷態(tài)很高的重離子。這些新型裝置已逐漸被回旋加速器所采用。而能產(chǎn)生高溫等離子體的利用慣性約束的激光離子源，也產(chǎn)生了高電荷態(tài)離子。離子源供應(yīng)商采用的組合加速方法的重離子加速系統(tǒng)中，前級加速器將電荷態(tài)較低的重離子加速到兆電子伏每核子的能量，穿過固體剝離膜或氣體剝離器，將一部分軌道電子剝?nèi)ィ岣唠姾蓱B(tài)后在主加速器中繼續(xù)加速，以得到較高的能量增益。在這種組合加速系統(tǒng)中，前級加速器和剝離器，可以被看成是一種特殊的重離子源系統(tǒng)。