本實用新型屬于電子機械技術領域，具體涉及一種石墨等離子源。

背景技術：

等離子源是使中性原子或分子電離，并從中引出離子束流的裝置。它是各種類型的離子加速器、質譜儀、電磁同位素分離器、離子注入機、離子束刻蝕裝置、離子推進器以及受控聚變裝置中的中性束注入器等設備的不可缺少的部件。

現(xiàn)有的等離子源包括電容耦合等離子體源、電感耦合高頻等離子源和微波等離子源。以上等離子源都需要成本昂貴的射頻電源和微波電源發(fā)生器驅動，而且等離子源結構較為復雜，制備成本較高。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本實用新型提出一種石墨等離子源，其結構簡單，可采用直流電源驅動，從而降低制備成本。

實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種石墨等離子源，包括石墨陽極環(huán)、陽極蓋板、石墨陰極、冷卻池、冷卻池蓋板、第一絕緣板、第二絕緣板、進水管、出水管、第一緊固件和第二緊固件；所述石墨陽極環(huán)與陽極蓋板相連形成頂部開口的容納空腔，石墨陰極、冷卻池、冷卻池蓋板、第一絕緣板均設于容納空腔內；所述石墨陰極設于冷卻池的頂部；所述冷卻池為空腔結構，其內底部設有極靴，極靴上置有磁鋼和磁鋼環(huán)，磁鋼的N極和S極呈上下分布，與磁鋼環(huán)的磁極分布方向相反，且磁鋼置于磁鋼環(huán)的中心位置；所述冷卻池蓋板和第一絕緣板順次設于冷卻池和陽極蓋板之間；所述第二絕緣板設于陽極蓋板下方；所述進水管和出水管均依次貫穿冷卻池蓋板、第一絕緣板、陽極蓋板、第二絕緣板，且進水管和出水管與冷卻池蓋板固定連接，進水管和出水管的頂端位于冷卻池內，進水管和出水管的底端分別與第一緊固件和第二緊固件連接，用于實現(xiàn)將冷卻池蓋板、第一絕緣板、陽極蓋板、第二絕緣板緊密貼合。

優(yōu)選地，所述陽極蓋板與進水管和出水管之間設有空隙，空隙間距為2-10mm。

優(yōu)選地，所述石墨陽極環(huán)與石墨陰極之間具有間隙，間隙間距為1-10mm。

優(yōu)選地，所述冷卻池蓋板與冷卻池通過螺釘連接，且冷卻池底面設有第一密封圈凹槽，第一密封圈凹槽嵌入有第一密封圈。

優(yōu)選地，所述冷卻池蓋板在遠離冷卻池的一面上設有第二密封圈凹槽，第二密封圈凹槽嵌入有第二密封圈；所述陽極蓋板靠近第一絕緣板的一面上設有第三密封圈凹槽，第三密封圈凹槽嵌入有第三密封圈；所述陽極蓋板上位于石墨陽極環(huán)外側處設置有第四密封圈凹槽，第四密封圈凹槽嵌入有第四密封圈。

優(yōu)選地，所述石墨陰極靠近冷卻池的表面為光滑表面，其遠離冷卻池的表面為通過機械加工或激光蝕刻形成的粗糙表面。

本實用新型的有益效果：

本實用新型采用磁場束縛電子而實現(xiàn)等離子源系統(tǒng)，一方面簡化了等離子源的結構，另一方面降低了制備成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種實施例中石墨等離子源的剖視圖；

圖中：1-1為石墨陰極，1-2為冷卻池，1-2-1為螺釘，1-2-2為第一密封圈，1-3為極靴，1-3-1為磁鋼，1-3-2為磁鋼環(huán)，1-4為冷卻池蓋板，1-4-1為第二密封圈，1-4-2為冷卻水進出水管，2-1為石墨陽極環(huán)，2-2為陽極蓋板，2-2-1為第三密封圈，2-2-2為安裝孔，2-2-3為密封圈，3為第一絕緣板，4為第二絕緣板，5為第一緊固件和第二緊固件。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

下面結合附圖對本實用新型的應用原理作詳細的描述。

如圖1所示，一種石墨等離子源，包括石墨陽極環(huán)2-1、陽極蓋板2-2、石墨陰極1-1、冷卻池1-2、冷卻池蓋板1-4、第一絕緣板3、第二絕緣板4、進水管1-4-2、出水管1-4-2、第一緊固件5和第二緊固件5；所述石墨陽極環(huán)2-1與陽極蓋板2-2相連形成頂部開口的容納空腔，石墨陰極1-1、冷卻池1-2、冷卻池蓋板1-4、第一絕緣3板均設于容納空腔內；所述石墨陰極1-1設于冷卻池1-2的頂部；所述冷卻池1-2為空腔結構，其內底部設有極靴1-3，極靴1-3上置有磁鋼1-3-1和磁鋼環(huán)1-3-2，磁鋼1-3-1的N極和S極呈上下分布，與磁鋼環(huán)1-3-2的磁極分布方向相反，且磁鋼1-3-1置于磁鋼環(huán)1-3-2的中心位置；所述冷卻池1-2蓋板和第一絕緣板3順次設于冷卻池1-2和陽極蓋板2-2之間；所述第二絕緣板4設于陽極蓋板2-2下方；所述進水管1-4-2和出水管1-4-2均依次貫穿冷卻池蓋板1-4、第一絕緣板3、陽極蓋板2-2、第二絕緣板4，且進水管1-4-2和出水管1-4-2與冷卻池蓋板1-4固定連接，進水管1-4-2和出水管1-4-2的頂端位于冷卻池1-2內，進水管1-4-2和出水管1-4-2的底端分別與第一緊固件5和第二緊固件5連接，用于實現(xiàn)將冷卻池蓋板1-4、第一絕緣板3、陽極蓋板2-2、第二絕緣板4緊密貼合。

在本實用新型的一種實施例中，所述第一緊固件5和第二緊固件5為緊固螺帽，進水管1-4-2和出水管1-4-2上設有螺紋，優(yōu)選地，進水管1-4-2和出水管1-4-2分別在遠離冷卻池1-2的一端設置有螺紋，在實際使用過程中，通過擰合方式將冷卻池蓋板1-4、第一絕緣板3、陽極蓋板2-2、第二絕緣板4緊密貼合。在本實用新型的其他實施例中，所述第一緊固件5和第二緊固件5還可以是其他任何能夠實現(xiàn)緊固連接，且能夠將冷卻池蓋板1-4、第一絕緣板3、陽極蓋板2-2、第二絕緣板4緊密貼合的裝置或者組件，且可以設置多個進水管或者多個出水管，進水管和出水管的數(shù)量根據(jù)需要設定。

在本實用新型的一種實施例中，石墨陰極1-1（是實心圓板）和石墨陽極環(huán)2-1均采用石墨材料制成，石墨陽極環(huán)2-1具有環(huán)形側壁。

在本實用新型的一種實施例中，所述陽極蓋板2-2與進水管和出水管之間設有圓環(huán)狀的空隙，空隙為2-10mm（用于絕緣）。

在本實用新型的一種實施例中，所述石墨陽極環(huán)2-1與石墨陰極1-1之間具有間隙，間隙間距為1-10mm。

在本實用新型的一種實施例中，所述冷卻池蓋板1-4與冷卻池1-2通過螺釘1-2-1連接，冷卻池蓋板1-4在遠離冷卻池1-2的一面上還設有用于容納螺釘1-2-1頂部的凹槽，使得整個螺釘1-2-1的頂部與冷卻池蓋板1-4的底面平行，且冷卻池1-2底面的邊緣設有第一密封圈凹槽，第一密封圈凹槽嵌入有第一密封圈1-2-2。

在本實用新型的一種實施例中，所述冷卻池蓋板1-4在遠離冷卻池1-2的一面上設有第二密封圈凹槽，第二密封圈凹槽嵌入有第二密封圈1-4-1；所述陽極蓋板2-2靠近第一絕緣板的一面上設有第三密封圈凹槽，第三密封圈凹槽嵌入有第三密封圈2-2-1；所述陽極蓋板上位于石墨陽極環(huán)2-1外側處設置有第四密封圈凹槽，第四密封圈凹槽嵌入有第四密封圈2-2-3。

在本實用新型的一種實施例中，所述陽極蓋板還設有安裝孔2-2-2（緊固螺釘孔），所述安裝孔位于第四密封圈凹槽與陽極蓋板的側邊之間，用于將石墨等離子源固定起來。

在本實用新型的一種實施例中，所述石墨陰極1-1靠近冷卻池1-2的表面為光滑表面，其遠離冷卻池1-2的表面為通過機械加工或激光蝕刻等方法形成的粗糙表面。

在本實用新型的一種實施例中，所述陽極蓋板上還設有電源線安裝孔，用于與電源的正極相連接。

綜上所述，本實用新型的工作原理是：

將本實用新型的石墨等離子源安裝在真空腔體上，將直流磁控濺射電源的正極通過螺釘接在陽極蓋板上的螺孔上并接地，同時將直流磁控濺射電源的負極接在進水管或者出水管上。在真空環(huán)境中充入氬氣維持氣壓在0.2-2pa，開啟直流磁控濺射電源，即可在石墨陰極的表面噴出以氬離子為主的等離子體。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。