在线低能气体离子源

摘要

材料中氦和氢的积累可引起材料性能的恶化甚至失效。为研究材料内氦和氢的存在形式、氦与氢及缺陷的相互作用、气泡的形成和演变过程以及各种因素的影响，我们建立了一套离子束能量最高为２０keV的潘宁型气体离子源和引出聚焦系统，用于与２００kV透射电镜联机，以便在离子注入现场原位观察氦和氢不同注入浓度下材料内部的微观结构及其变化过程。对离子源进行了氦离子的起弧、引出和聚焦测试。离子源可在15mA～60mA的放电电流范围内稳定地工作。在5×10-3Pa和1.5×10-2Pa工作气压下，放电电压约为380V和320V。低气压下引出的离子束流比高气压下大，且引出束流随着放电电流和吸极电压的增加而增加。等径三圆筒透镜可产生显著的聚焦作用，在距离透镜出口１５０cm处，离子束流密度可提高一个量级以上。对能量在10keV左右的氦离子获得了束流密度约200nA·cm-2的离子束，可以满足多种材料进行在线离子注入和原位电镜观测的需要。