基本介紹
- 中文名：雙等離子管
- 外文名：duoplasmatron
- 套用學科：能源工程
- 範疇：工程技術
- 又稱：雙電漿
- 涉及：離子源
技術簡介,基本原理,
技術簡介
氣體放電、電子束對氣體原子(或分子)的碰撞，帶電粒子束使工作物質濺射以及表面電離過程都能產生離子，並被引出成束。根據不同的使用條件和用途，已研製出多種類型的離子源。使用較廣泛的有弧放電離子源、PIG離子源、雙電漿離子源和雙彭源。這些源都是以氣體放電過程為基礎的，常被籠統地稱為弧源。高頻離子源則是由氣體中的高頻放電來產生離子的，也有廣泛的用途。新型重離子源的出現，使重離子的電荷態顯著提高，其中較成熟的有電子迴旋共振離子源(ECR)和電子束離子源(EBIS)。負離子源性能較好的有轉荷型和濺射型兩種。在一定條件下，基於氣體放電過程的各種離子源，都能提供一定的負離子束流。
基本原理
雙電漿離子源是在非均勻磁場中工作的一種弧放電離子源。它的電極系統和磁系統都經過精心安排，使得放電產生的電漿發生兩次收縮(幾何箍縮和磁箍縮)。由於引出的離子流強度大、亮度高、而主體結構又比較緊湊，使用十分普遍。
大功率的雙電漿離子源能產生安培級以上的正離子束，是一種有效的強流離子源。正離子被中和以後，就轉化為中性束。從雙電漿離子源中可以直接引出負離子束，也可以先引出正離子束，再用間接方法得到負離子。
圖1
雙電漿離子源由陰極、中間電極和陽極組成，如圖1所示。中間電極的電位高於陽極，它們都是用鐵磁材料作成的，是磁路的一部分。
雙等高子體的“雙”字是指這種離子源中以中間電極為界形成了兩個電漿。這種類型的源，由於電弧放電被壓縮到局部區域，能產生高密度的電漿，因而能提供幾百毫安數量級的強流離子束，所以20多年來，它一直是最重要的離子源之一。它的缺點是結構複雜、消耗功率大、冷卻麻煩、壽命較短等。
圖2
典型的雙電漿離子源結構如圖2所示。它的放電機構由熱陰極3，中間極4，陽極s和產生磁場的線圈2組成。引出系統則由陽極5，電漿膨脹杯9和引出極7構成。
陰極一般採用鎢絲或氧化物等熱陰極。中間電極用鐵磁材料製成，它在靠近陽極的一端做成圓錐狀，通常錐張角取110°，中間開有一個5mm左右的小孔。陽極需用耐高溫材料製成，一般用鋁做成一個圓片並鑲在陽極座上，以便更換。陽極的中間也開有一小孔，孔徑為0.5~1.5mm左右。陽極座也用鐵磁材料製成。中間電極和陽極座都是磁路的一部分。引出極一般用不鏽鋼製成，引出孔的直徑為5mm左右。外殼用純鐵，它也是磁路的一部分。雙等源在工作時，它的陽極座和磁場線圈都需要通水或油進行冷卻。
雙等源工作時需要提供幾種電源，它們是電磁鐵電源，陰極加熱電源，起弧電源。起弧電源加在陽極和陰極之間，中間電極也加正電位，通常取陽極電壓的一半。有的雙等源中間電極不接任何電源，而是處在一個浮動電位上。
