電子束離子源

電子束離子源，是指用高電流密度的電子束使約束在電場位壘內的離子進一步電離從而產生高電荷態離子的裝置。

基本介紹

• 中文名：電子束離子源
• 外文名：electron-beam ion source
• 簡寫：EBIS
• 結構：電子槍、線圈、放電室、電極
• 提出時間：1967年
• 性能：獲得電荷態最高的多電荷源

提出與發展

電子束離子源於1967 年提出。

1969 年發表了用第一個模型EBIS-1 取得的實驗結果。

1970 年在EBIS-2 上做了實驗。

1974 年初使用超導的電子束離子源建成，稱為KRION 源，已用在10 GeV 同步加速器上。

蘇聯學者多耐茨（Donets）研製的型號KR I ON-2 的EBIS 源（在1975年重離子會議總結髮言中）曾被謄為當時的最佳離子源。

結構

電子束離子源主要由螺線管線圈、發射電子束的陰極（電子槍）、放電室和離子引出電極組成。模型實驗表明，多電荷態離子產生的速率隨電子密度和電離區間長度的增加而增大。使電子束聚焦的螺線管線圈長一米以上，軸上的磁感應強度可達十分之幾特斯拉。如果採用超導，則磁感應強度可達數特斯拉。早期用硼化鑭（LaB 的陰極發射電子束，電流密度不超過10 A/cm2 。

目前、多採用外電子槍，如皮爾斯會聚槍。由於採用了磁壓縮使電子束的電流密度比硼化斕陰極發射提高几個數量級。

工作原理

通過供氣管道把待電離的氣體送入第三節漂移管。從第三節漂移管進入放電室內的氣體被高速的電子束電離。在電離時間內放電室兩端產生軸向位壘，使離子電離到高電荷態後，再降低位壘，將離子引出。為此，須要改變各節漂移管上"A"、"B"、 "C"三種不同的電位分布。

當各節漂移管上電位分布為"A"時，由電子束電離產生的離子不能進入電離區而被迫流向陰極。電位分布變到"B"時，離子開始進入電離區，為注入階段。電位分布變到"C”時，離子不再進入電離區，注入階段結束。已進入電離區的離子受“C”電位分布兩端位壘的約束，被電離到高電荷態，為電離階段。當電位分布再變到"A"時，引出電極將高電荷態的離子引出，並將電子反射回去，為引出階段。

各節漂移管上的電位分布按“A" "B"、"C"三種情況循環變化，每到“A”，引出一束高電荷態離子束。引出的離子用飛行時間譜儀進行測量。

性能

迄今為止，電子束離子源（EBIS）是獲得電荷態最高的多電荷源。這種源由於技術複雜、造價高，目前只有原蘇聯、美國、法國、德國等少數國家開展了這方面的研究。主要用於高能重離子加速器上。

目前，在電子束離子源（EBIS）上已能得到Xe、U等極高電荷態的離子束。