2024年3月10日发(作者：win7虚拟机手机版)

离子源及加速器的国内外发展

2.1 离子源及其主要类型

离子源是加速器的重要部件，它的目的是将样品物质电离成带电地原子离子或分子

离子。其工作原理为：热发射或者场致发射产生电子后在放电室内部被加速，得到能量，

然后电子开始撞击气体分子使气体分子发生离解、电离，然后形成等离子体(等离子体离

子源)，最后用引出系统在等离子体中引出离子束。离子源应该具有电离效率高，聚焦性

能好，离子初始能量发散小，传输效率高，离子流稳定等特点。根据不同使用条件以及

用途，目前已研制出多种类型的离子源。使用比较广泛的就有弧放电离子源、PIG离子

源、双等离子体离子源和双彭源。这些离子源都是以气体放电为基础的，因此常被统称

为弧源。高频离子源却是利用稀薄气体进行高频放电来令气体电离，一般都用来生产低

电荷态的正离子，有时也生产负离子，用作负离子源来使用。而新型的重离子源的出现，

使得重离子的电荷态得到显著提高，其中比较稳定的有电子回旋共振离子源(ECR)以及电

子束离子源(EBIS)。负离子源性能较好就有转荷型以及溅射型两种在一定条件下，以气

体放电作为基础的各类离子源，都可以提供一部分的负离子束流。

图2.1离子源

①高频离子源

图2.2高频离子源

利用稀薄气体中高频放电使气体发生电离，主要产生低电荷的正离子，不过有时候

也生产负离子。

在高频电场之中，自由电子与气体中地原子发生（或分子）碰撞，最后发生电离。

从而带电粒子倍增，最后形成无极放电，生产了大量的等离子体。高频离子源的放电管

通常使用派勒克斯玻璃或者石英管来制造。高频场则可以由管外螺线管线圈来产生，也

可以使用套在管外的圆形电极产生。前者通常称为电感耦合，后者则称之为电容耦合。

高频振荡器的频率通常为10〜10Hz,输出功率则可以达到数百瓦或以上。

从高频离子源中引出离子的方法主要有两种，其一是在放电管顶端插入一根钨丝来

作为正极，而在放电管的尾端则安装一个带孔地负电极，并将该孔做成管形，方便从中

引出离子流。其二则是可以把正极做成帽形，然后装它在引出电极地附近，并且放电区

就在它的另外一边。但无论采用那一种引出的方式，金属电极都使要用石英或玻璃包裹

起来，这可减少离子会在金属表面的复合。