射频耦合离子束辐照装置及方法与流程

本发明涉及射频耦合等离子体领域，具体为射频耦合离子束辐照装置及方法。

背景技术：

1、离子束辐照技术作为一种重要的物理处理手段，在材料改性、生物医学、环境治理等领域具有广泛的应用前景。目前，离子束辐照技术主要依赖于辉光放电和微波等离子体等方案。辉光放电是通过在稀薄气体中施加高电压，使气体分子在电场作用下发生电离。微波等离子体则是利用微波能量激发气体分子，实现电离和激发。

2、但是现有技术在实际使用时，现有技术中离子束产生的位置相对集中，导致电离效率低，束流温度较高，且均匀性差，这使得离子束在处理样本时难以达到理想的均匀辐照效果，特别是在处理生物样本时，可能会对其造成不均匀的损伤。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供射频耦合离子束辐照装置及方法，以解决离子束在处理样本时难以达到理想的均匀辐照效果的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：射频耦合离子束辐照装置，包括主腔室，所述主腔室内壁的底部转动设有转盘，所述转盘的表面开设有多个用于放置样品盘的放置槽；

3、设置在主腔室上的抽真空组件，所述抽真空组件用于控制主腔室内的真空度，所述抽真空组件包括机械泵，且机械泵通过y型管道与主腔室相连，且主腔室的底部设有两个真空口，所述y型管道顶部分支的中部设有旁抽阀，且y型管道分支的另一端中部依次设有高阀、扩散泵和前级阀，所述y型管道分支的两端分别与主腔室底部两个真空口相连通；

4、设置在主腔室顶部的且用于产生离子束的离子源组件，所述离子源组件包括自下而上依次固定设置在主腔室顶部的加速管、引出极和电离管，且电离管的顶部设有与主腔室内部相连通的进气口，且进气口内设有针阀，所述进气口用于向主腔室的内部输入惰性气体，所述电离管的表面固定缠绕有射频线圈。

5、优选的，所述主腔室的顶部固定设有用于连接真空计的真空计接口，且主腔室的顶部固定设有与主腔室内部相连通的备用接口，所述备用接口的内部设有大气阀，所述主腔室内部设有照明灯，且主腔室的顶部固定设有用于为照明灯提供电源线安装的照明接口。

6、优选的，所述转盘由步进电机驱动，且放置槽的数量为六个，六个所述放置槽呈环形设置在转盘的表面，且步进电机工作一次转盘转动60°。

7、优选的，所述主腔室的内部设有用于采集主腔室内部画面的摄像头。

8、一种根据上述的射频耦合离子束辐照装置的方法，包括以下步骤：

9、s1、抽真空：先将样品盘置于放置槽上，并封闭主腔室，接着手动开启机械泵电源，之后手动开启扩散泵电源，且扩散泵此时不工作，同时开通前级阀，使得机械泵对扩散泵进行抽气，再之后手动开启旁抽阀，当气压位于40pa～100pa范围内，关闭旁抽阀，且在关闭旁抽阀3s后开通高阀，同时关闭大气阀，高阀开通的同时扩散泵开始工作，直到主腔室内部达到3～10pa；

10、s2、离子源控制：打开针阀，惰性气体从电离管顶部设置的进气口进入电离管中，射频线圈接入射频电源、引出极接入引出电源，且加速管接入加速电源，使得在射频线圈产生的射频电磁场作用下，惰性气体在电离管电离并产生等离子体，并经过引出极引出后在加速管形成离子束向下正对射向转盘表面放置槽上的样品盘；

11、s3、辐照：手动输入各个样品盘各自不同的辐照强度，其中样品盘数目最多6个，步进电机转动转盘将第一个样品盘置于加速管正下方，根据设置的辐照强度自动调节射频电源参数，开启加速电源，形成离子束，对样品盘进行辐照，并从0计算辐照剂量，当实际辐照剂量达到输入剂量时，该盘辐照完毕，步进电机转动转盘60°，使得下一个样品盘到达束流口位置，并再次从0开始计算辐照剂量，并循环上述辐照过程，直至所有样品盘辐照完毕。

12、s4、结束辐照：关闭射频电源、引出电源和加速电源，同时关闭高阀，3分钟后，关闭针阀。

13、优选的，所述步骤s1中扩散泵需要在机械泵完全开启后才能开启，且扩散泵开启后前级阀必须为连通状态。

14、优选的，所述步骤s1中扩散泵与计时器相连，当扩散泵开启或关闭后，均从零开始计时，所述步骤s1中高阀与大气阀不同时开启，且在抽取真空时大气阀处于闭合状态。

15、优选的，所述步骤s2中当主腔室气压大于0. 5pa时，加速电源不能启动。

16、优选的，所述步骤s3中，如果无离子束，则警示，当离子束恢复，则继续辐照，且当主腔室气压大于0.07pa时，关闭针阀，当主腔室气压小于0.01pa时，打开针阀。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过射频耦合能够高效地将射频功率传递到等离子体中，提高能量利用率和等离子体的稳定性，使得离子束可以实现对底部样品的均匀处理，同时可根据工艺要求对射频功率、气体流量等参数进行精确控制，实现对等离子体的精准调控，射频耦合等离子体工艺相对环保，避免了一些传统方法中的化学废物产生，节能且可重复使用，射频耦合等离子体电离效果更高，设备运行需要的能源消耗更低，且射频线圈寿命相比辉光放电和微波电子管的灯丝寿命大大加长，所需配件也更为常见，工艺成本更低，具有较长的使用寿命，后续维护成本也更低，具有更好的经济效益。

技术特征：

1.射频耦合离子束辐照装置，包括主腔室（1），其特征在于：所述主腔室（1）内壁的底部转动设有转盘（2），所述转盘（2）的表面开设有多个用于放置样品盘的放置槽（3）；

2.根据权利要求1所述的射频耦合离子束辐照装置，其特征在于：所述主腔室（1）的顶部固定设有用于连接真空计的真空计接口（9），且主腔室（1）的顶部固定设有与主腔室（1）内部相连通的备用接口（11），所述备用接口（11）的内部设有大气阀，所述主腔室（1）内部设有照明灯，且主腔室（1）的顶部固定设有用于为照明灯提供电源线安装的照明接口（10）。

3.根据权利要求2所述的射频耦合离子束辐照装置，其特征在于：所述转盘（2）由步进电机驱动，且放置槽（3）的数量为六个，六个所述放置槽（3）呈环形设置在转盘（2）的表面，且步进电机工作一次转盘（2）转动60°。

4.根据权利要求3所述的射频耦合离子束辐照装置，其特征在于：所述主腔室（1）的内部设有用于采集主腔室（1）内部画面的摄像头。

5.一种根据权利要求1-4任意一项所述的射频耦合离子束辐照装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的射频耦合离子束辐照装置的方法，其特征在于：所述步骤s1中扩散泵需要在机械泵完全开启后才能开启，且扩散泵开启后前级阀必须为连通状态。

7.根据权利要求5所述的射频耦合离子束辐照装置的方法，其特征在于：所述步骤s1中扩散泵与计时器相连，当扩散泵开启或关闭后，均从零开始计时，所述步骤s1中高阀与大气阀不同时开启，且在抽取真空时大气阀处于闭合状态。

8.根据权利要求5所述的射频耦合离子束辐照装置的方法，其特征在于：所述步骤s2中当主腔室（1）气压大于0. 5pa时，加速电源不能启动。

9.根据权利要求5所述的射频耦合离子束辐照装置的方法，其特征在于：所述步骤s3中，如果无离子束，则警示，当离子束恢复，则继续辐照，且当主腔室（1）气压大于0.07pa时，关闭针阀，当主腔室（1）气压小于0.01pa时，打开针阀。

技术总结本发明公开了射频耦合离子束辐照装置及方法，包括主腔室，所述主腔室内壁的底部转动设有转盘，所述转盘的表面开设有多个用于放置样品盘的放置槽；设置在主腔室上的抽真空组件，所述抽真空组件用于控制主腔室内的真空度，所述抽真空组件包括机械泵，且机械泵通过Y型管道与主腔室相连，且主腔室的底部设有两个真空口，所述Y型管道顶部分支的中部设有旁抽阀，且Y型管道分支的另一端中部依次设有高阀、扩散泵和前级阀。本发明通过射频耦合能够高效地将射频功率传递到等离子体中，提高能量利用率和等离子体的稳定性，使得离子束可以实现对底部样品的均匀处理，避免在处理生物样本时，造成不均匀损伤的情况发生。技术研发人员：罗光,汪奎,罗运枝受保护的技术使用者：安徽铅核新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29