本實用新型涉及高能離子束在等離子體中長距離傳輸進行脈沖化和聚焦領域，特別是涉及一種細長管射頻感應耦合等離子體源反應器。

背景技術：

中性束加熱作為一種非常成熟的輔助加熱手段，它已經(jīng)在很多大型的磁約束聚變裝置中得到應用，而注入進去的中性粒子在等離子體中電離后會產(chǎn)生高能的快離子，這些高能離子在等離子體中的動力學行為以及能量沉積過程一直是聚變的科研人員研究的重點。此外，近年來研究發(fā)現(xiàn)高能離子束在等離子體中飛行時，等離子體能夠對離子束進行非常有效的電荷中和，實現(xiàn)非常強的縱向以及徑向的聚焦效果，以及能夠得到更小的脈沖離子束?，F(xiàn)階段的低氣壓射頻感應耦合等離子體源主要應用在半導體的刻蝕工藝及薄膜沉積工藝，其產(chǎn)生等離子體的大小一般為高度幾十厘米、直徑為10～50cm的圓柱型的等離子體。而高能離子束能量約在keV～MeV，因此穿越等離子體的時間很短。因此，為了使科員人員獲得更多的高能離子在等離子體中的動力學行為以及能量沉積過程，就需要建立一種細長的等離子體，使離子束與等離子體的相互作用時間變長。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種細長的等離子體，以解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，使離子束與等離子體的相互作用時間變長。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下方案：本實用新型提供了一種細長管射頻感應耦合等離子體源反應器，包括：射頻電源、匹配網(wǎng)絡、細長管、放電線圈、屏蔽層和支架，所述放電線圈纏繞在所述細長管外壁上，所述射頻電源、匹配網(wǎng)絡和放電線圈通過同軸傳輸線依次連接，所述匹配網(wǎng)絡和所述放電線圈的末端之間的同軸傳輸線上連接有接地端子。

所述細長管的左右兩端分別通過卡套直管和密封法蘭卡套與左微型腔室和右微型腔室連接，所述密封法蘭卡套和所述細長管之間設有密封圈，所述左微型腔室和右微型腔室均為圓柱型腔室，周向的外壁為夾層結構且設有觀察窗，所述夾層結構設有進水口和出水口。

所述左微型腔室的周向還設有出氣口和氣壓探測器接口，左端連接有左串聯(lián)法蘭；所述右微型腔室的周向還設有進氣口，右端連接有右串聯(lián)法蘭。

所述屏蔽層的兩端分別與一個所述卡套直管連接，將所述放電線圈包裹在內(nèi)部；所述支架包括兩個微型腔室支撐架、屏蔽層支撐架和底板，所述兩個微型腔室支撐架和屏蔽層支撐架設置在所述底板上，所述兩個微型腔室支撐架分別與左微型腔室和右微型腔室連接，所述屏蔽層支撐架與所述屏蔽層連接。

優(yōu)選地，所述放電線圈的匝數(shù)為9～19匝。

優(yōu)選地，所述細長管為內(nèi)徑4～7厘米，長度1～2米的石英玻璃管或陶瓷管。

優(yōu)選地，所述觀察窗的數(shù)量為兩個，相對設置。

優(yōu)選地，所述屏蔽層支撐架的數(shù)量為兩個。

優(yōu)選地，所述射頻電源為射頻頻率為13.56MHz的功率源。

優(yōu)選地，所述出氣口連接有真空獲得設備和分子泵。

優(yōu)選地，所述左串聯(lián)法蘭和所述右串聯(lián)法蘭均為CF35法蘭，并使用與CF35法蘭匹配的盲板密封。

本實用新型還提供了一種串聯(lián)式細長管射頻感應耦合等離子體源反應器系統(tǒng)，使用不少于兩個，不多于二十個如上述技術方案中所述的細長管射頻感應耦合等離子體源反應器串聯(lián)而成，將相鄰的兩個細長管射頻感應耦合等離子體源反應器使用其中一個的左串聯(lián)法蘭和另一個的右串聯(lián)法蘭使用無氧銅墊片密封連接。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術取得了以下技術效果：本實用新型不僅可以作為等離子體源反應器單獨使用，還可以由多個串聯(lián)起來，產(chǎn)生長度在1～40米、直徑為3～6厘米的細長型等離子體，進而延長高能離子束在等離子體中的作用時間，為研究高能離子在等離子體中的動力學行為以及能量沉積過程提供了基礎。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例1公開的細長管射頻感應耦合等離子體源反應器的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例2公開的串聯(lián)式細長管射頻感應耦合等離子體源反應器系統(tǒng)的結構示意圖；

其中，1-左串聯(lián)法蘭，2-觀察窗，3-左微型腔室，4-氣壓探測器接口，5-進水口，6-密封法蘭卡套，7-密封圈，8-卡套直管，9-射頻電源，10-同軸傳輸線，11-匹配網(wǎng)絡，12-接地端子，13-屏蔽層，14-放電線圈，15-細長管，16-進氣口，17-右微型腔室，18-微型腔室支撐架，19-底板，20-屏蔽層支撐架，21-出水口，22-出氣口，23-無氧銅墊片。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

本實用新型的目的是提供一種細長的等離子體，以解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，使離子束與等離子體的相互作用時間變長。

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

實施例1：如圖1所示，本實施例公開了一種細長管射頻感應耦合等離子體源反應器，包括：射頻電源9、匹配網(wǎng)絡11(俗稱：射頻電源功率匹配器)、細長管15、放電線圈14、屏蔽層13和支架，所述射頻電源9為射頻頻率為13.56MHz的功率源，所述細長管15為內(nèi)徑4厘米，長度1米的石英玻璃管，所述放電線圈14纏繞在所述細長管15外壁上，匝數(shù)為9匝，所述射頻電源9、匹配網(wǎng)絡11和放電線圈14通過同軸傳輸線10依次連接，所述匹配網(wǎng)絡11和所述放電線圈14的末端之間的同軸傳輸線10上連接有接地端子12。

所述細長管15的左右兩端分別通過卡套直管8和密封法蘭卡套6與左微型腔室3和右微型腔室17連接，所述密封法蘭卡套6和所述細長管15之間設有密封圈7，所述左微型腔室3和右微型腔室17均為圓柱型腔室，周向的外壁為夾層結構且相對設有兩個觀察窗2，所述夾層結構設有進水口5和出水口21。

所述左微型腔室3的周向還設有出氣口22和氣壓探測器接口4，所述出氣口22連接有真空獲得設備和分子泵，所述左微型腔室3的左端連接有左串聯(lián)法蘭1；所述右微型腔室17的周向還設有進氣口16，右端連接有右串聯(lián)法蘭，所述左串聯(lián)法蘭1和所述右串聯(lián)法蘭均為CF35法蘭，并使用與CF35法蘭匹配的盲板密封。

所述屏蔽層13的兩端分別與一個所述卡套直管8連接，將所述放電線圈14包裹在內(nèi)部；所述支架包括兩個微型腔室支撐架18、兩個屏蔽層支撐架20和底板19，所述兩個微型腔室支撐架18和屏蔽層支撐架20設置在所述底板19上，所述兩個微型腔室支撐架18分別與左微型腔室3和右微型腔室17連接，所述屏蔽層支撐架20與所述屏蔽層13連接。

需要說明的是：所述細長管15可以選擇內(nèi)徑在4～7厘米，長度在1～2米的石英玻璃管或陶瓷管。所述放電線圈14的匝數(shù)隨著細長管15的長度的增長而增加，在9～19匝范圍內(nèi)可調(diào)。

本實施例使用過程如下：將工作氣體以恒定的流速通過進氣口16，通入到右微型腔室17、細長管15和左微型腔室3內(nèi)，同時將出氣口22與真空獲得設備相連，使得右微型腔室17、細長管15和左微型腔室3內(nèi)的工作氣壓在1-10Pa之間；然后將射頻電源9以13.56MHz的射頻功率進行輸出，射頻功率通過同軸傳輸線10和匹配網(wǎng)絡11，輸入到放電線圈14上，用于產(chǎn)生等離子體，此時，匹配網(wǎng)絡11進行自動調(diào)諧，以便產(chǎn)生射頻等離子體。

本實施例作為等離子體源反應器單獨使用，根據(jù)細長管15選擇的尺寸的不同，可以產(chǎn)生直徑在3～6厘米，長度在1～2米可調(diào)的等離子體。為進一步提高等離子體的長度提供了基礎。

實施例2：本實施例公開了一種串聯(lián)式細長管射頻感應耦合等離子體源反應器系統(tǒng)，使用兩個如實施例1中所述的細長管射頻感應耦合等離子體源反應器串聯(lián)而成，將其中一個的左串聯(lián)法蘭1和另一個的右串聯(lián)法蘭使用無氧銅墊片23密封，并通過螺栓連接。

本實施例2由兩個如實施例1中所述的細長管射頻感應耦合等離子體源反應器串聯(lián)起來，產(chǎn)生長度在2～4米、直徑在3～6厘米可調(diào)的細長型等離子體，進而達到了延長高能離子束在等離子體中的作用時間，為研究高能離子在等離子體中的動力學行為以及能量沉積過程提供了基礎。

需要說明的是：本實施例2僅將兩個如實施例1中所述的細長管射頻感應耦合等離子體源反應器串聯(lián)起來使用，以產(chǎn)生更長的等離子體。但并不限于此，最多可以串聯(lián)20個如實施例1中所述的細長管射頻感應耦合等離子體源反應器，以產(chǎn)生長度在40米以內(nèi)，直徑在在3～6厘米可調(diào)的超細長等離子體。

本說明書中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據(jù)本實用新型的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應理解為對本實用新型的限制。