中性原子束产生装置和中性原子束标定装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种中性原子束产生装置，包括：离子源，用于发射具有预定能量的离子束；碳膜，用于接收离子束并与离子束发生电荷交换，以射出包括中性原子、正离子和负离子的混合束流；以及偏转板，包括正极板和负极板，来自于碳膜的混合束流中的负离子和正离子分别被正极板和负极板吸收，使得偏转板发射中性原子束。通过采用离子束与碳膜进行电荷交换的方法，使生成的低能中性原子束转换效率提高，能量更稳定，且实验装置更简单。且实验装置更简单。且实验装置更简单。

【技术实现步骤摘要】
中性原子束产生装置和中性原子束标定装置


[0001]本专利技术涉及粒子探测器的标定领域，尤其涉及一种中性原子束的产生装置和标定装置。

技术介绍

[0002]行星空间环境中的低能粒子探测器的标定实验需要特定能量范围的低能中性原子束，特定能量的低能中性原子束为粒子探测器的标定实验服务，并且中性原子束可以应用在中性原子束注入实验、材料的表面处理以及一些科学研究中，其应用范围比较广泛。
[0003]在目前已有的技术中，常见产生低能中性原子束方法有两种：一种是利用入射离子束与金刚石或金属箔片进行电荷交换，出射的束流中包含了用于标定的中性原子束，但该方法产生的低能中性原子束能量不稳定，即无法获得特定能量的低能中性原子束；另一种方法是采用掠射法在抛光的金属表面进行表面中和，但该方法效率较低，散射较大，且对金属材料反射面有要求较高，产生的低能中性原子束能量不稳定。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中的上述和其他方面的至少一种技术问题，根据本专利技术一个方面的实施例，提供一种中性原子束产生装置，包括：
[0005]离子源，用于发射具有预定能量的离子束；
[0006]碳膜，用于接收所述离子束并与所述离子束发生电荷交换，以射出包括中性原子、正离子和负离子的混合束流；以及
[0007]偏转板，包括正极板和负极板，来自于所述碳膜的混合束流中的负离子和正离子分别被所述正极板和负极板吸收，使得所述偏转板发射中性原子束。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，还包括第一准直器和/或第二准直器，
[0009]所述第一准直器设置在所述离子源和碳膜之间，以准直来自于所述离子源的离子束；
[0010]所述第二准直器设置在所述碳膜和偏转板之间，以准直来自于所述碳膜的混合束流。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述偏转板的正极板和负极板平行于所述第二准直器的狭缝。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述第一准直器和第二准直器之间的距离为2
‑
3厘米。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述碳膜是以包含芳环结构和热固性树脂的聚合物为前体经高温热解制成的。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述碳膜的厚度小于10纳米、并吸附在钼网上。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述碳膜包括金刚石碳膜或石墨烯膜。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述离子源包括：高频离子源、弧放电离子源、PIG离子源、和双等离子体离子源中的一种。
[0017]根据本专利技术另一方面的实施例，提供一种中性原子束标定装置，包括：
[0018]所述中性原子束产生装置；以及
[0019]中性原子探测器，所述中性原子束产生装置产生的已知的中性原子束输入到所述中性原子探测器，以对所述中性原子探测器进行标定。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述中性原子探测器设置在封闭的靶室中。
[0021]根据本专利技术的上述实施例的中性原子束产生装置和中性原子束标定装置，通过采用离子束与碳膜进行电荷交换的方法，使生成的低能中性原子束转换效率提高，能量更稳定。
附图说明
[0022]图1示意性示出了本专利技术实施例的中性原子束产生装置的原理示意图；
[0023]图2示意性示出了本专利技术实施例的离子源的立体示意图；
[0024]图3示意性示出了本专利技术实施例的离子源的工作原理图；
[0025]图4示意性示出了本专利技术实施例的氢离子束在0～50keV的低能段与碳膜发生相互作用后产生的离子束能量结果图；
[0026]图5示意性示出了本专利技术实施例的氢离子束在0～10keV的低能段与碳膜发生相互作用后产生的离子束能量结果图；
[0027]图6示意性示出了本专利技术实施例的氧离子束在0～50keV的低能段与碳膜发生相互作用后产生的离子束能量结果图；
[0028]图7示意性示出了本专利技术实施例的碳离子束在0～50keV的低能段与碳膜发生相互作用后产生的离子束能量结果图；以及
[0029]图8示意性示出了本专利技术实施例的氩离子束在0～50keV的低能段与碳膜发生相互作用后产生的离子束能量结果图。
[0030]附图标记
[0031]1‑
离子源，2
‑
第一准直器，3
‑
碳膜，4
‑
第二准直器，5
‑
偏转板，6
‑
正离子，7
‑
中性原子，8
‑
负离子，9
‑
永磁体，10
‑
阳极高压馈通，11
‑
聚焦高压馈通，12
‑
离子飞行管接地盖，13
‑
法兰，14
‑
屏蔽连接器，15
‑
阴极高压穿通管，16
‑
永磁体磁场，17
‑
气室，18
‑
飞行管，19
‑
接地盖，20
‑
进气口，21
‑
阳极板，22
‑
阴极板，23
‑
聚焦电极。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。
[0033]但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本专利技术实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0034]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本专利技术。在此使用的术语“包括”表明了特征、步骤、操作的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征。
[0035]在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0036]根据本专利技术一个方面的专利技术构思，提供一种中性原子束产生装置，包括：离子源，用于发射具有预定能量的离子束；碳膜，用于接收所述离子束并与所述离子束发生电荷交换，以射出包括中性原子、正离子和负离子的混合束流；以及偏转板，包括正极板和负极板，来自于所述碳膜的混合束流中的负离子和正离子分别被所述正极板和负极板吸收，使得所述偏转板发射中性原子束。
[0037]根据本专利技术另一方面的专利技术构思，提供一种中性原子束标定装置，包括：所述中性原子束产生装置；以及中性原子探测器，所述中性原子束产生装置产生的已知的中性原子束输入到所述中性原子探测器，以对所述中性原子探测器进行标定。
[0038]图1示意性示出了本专利技术实施例的中性原子束产生装置的原理示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中性原子束产生装置，包括：离子源，用于发射具有预定能量的离子束；碳膜，用于接收所述离子束并与所述离子束发生电荷交换，以射出包括中性原子、正离子和负离子的混合束流；以及偏转板，包括正极板和负极板，来自于所述碳膜的混合束流中的负离子和正离子分别被所述正极板和负极板吸收，使得所述偏转板发射中性原子束。2.根据权利要求1所述的中性原子束产生装置，还包括第一准直器和/或第二准直器，所述第一准直器设置在所述离子源和碳膜之间，以准直来自于所述离子源的离子束；所述第二准直器设置在所述碳膜和偏转板之间，以准直来自于所述碳膜的混合束流。3.根据权利要求1所述的中性原子束产生装置，其中，所述偏转板的正极板和负极板平行于所述第二准直器的狭缝。4.根据权利要求1所述的中性原子束产生装置，其中，所述第一准直器和第二准直器之间的距离为2
‑
3厘米。5.根据权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：杨翠，郝新军，李毅人，汪毓明，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：