熱陰極高密度低能離子束生物改性設備制造技術

本發明專利技術提供一種熱陰極高密度低能離子束生物改性設備，包括實驗腔以及置于實驗腔進氣端外的離子源和置于實驗腔內用于放置樣品的載物臺，所述離子源包括沿進氣方向依次布置在電離室內的加熱絲、LaB6塊狀陰極和陽極，該電離室與實驗腔之間通過引出系統連接，所述引出系統包括線圈、電子腔以及置于電子腔內的引出極，該電子腔與實驗腔連通，所述線圈置于電離室的外側，所述LaB6塊狀陰極激發出弧光放電等離子體，經過引出系統的加速，對載物臺上的樣品進行生物改性。本發明專利技術所闡述的等離子體密度比市面上現有的輝光放電等離子體提高10~100倍，發射密度高，離子束束流密度高，效果明顯，生物改性效率高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及離子束生物工程
，具體涉及一種熱陰極高密度低能離子束生物改性設備。
技術介紹
研究發現農作物組織內部存在著不同層次的、雜亂無序的孔洞、空腔。離子注入一方面對生物體表面產生濺射刻蝕作用,另一方面使得這些孔洞和空腔被連通,形成漸深的通道,使后續的離子可以深入到遺傳物質上,從而引起損傷、變異等生物效應,能量為幾十至幾百kev的荷能離子注入生物體后可以使質量、能量和電荷共同作用于生物體,比其它電離輻射的作用更為豐富和復雜。離子束生物學的研究方向主要包括誘變育種、離子束介導轉基因、低能離子與生命起源、環境輻射與人類健康等。隨著生物技術的興起，離子束生物工程必將得到更深入廣泛的發展與應用。目前的單離子束裝置都是采用鎢絲作為離子源初始電子發射材料，電子轟擊工作氣體（如氮氣，氫氣，氬氣等）產生電子崩效應，經高壓產生等離子體，經過軸向磁場和電位阱后電子被捕獲，離子從引出通道射出形成離子束。此種裝置的離子束密度低，且鎢絲易中毒，穩定性差，易蒸發和燒壞。離子源的維護成本很高，目前缺乏一種長脈沖高參數運行的低能離子束生物改性設備。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術提供一種熱陰極高密度低能離子束生物改性設備，改變以往采用輝光放電等離子體的形式，利用密度比鎢絲陰極密度高的LaB6塊狀陰極作為離子源的初始源，產生的等離子體密度較大，具體技術方案如下：一種熱陰極高密度低能離子束生物改性設備，包括實驗腔以及置于實驗腔進氣端外的離子源和置于實驗腔內用于放置樣品的載物臺，所述離子源包括沿進氣方向依次布置在電離室內的加熱絲、LaB6塊狀陰極和陽極，該電離室與實驗腔之間通過引出系統連接，所述引出系統包括線圈、電子腔以及置于電子腔內的引出極，該電子腔與實驗腔連通，所述線圈置于電離室的外側，所述LaB6塊狀陰極激發出弧光放電等離子體，經過引出系統的加速，利用離子束對載物臺上的樣品進行生物改性。所述加熱絲連接有加熱電源，所述LaB6塊狀陰極內置有測量溫度的熱電偶，該熱電偶數據反饋輸入加熱電源中。所述線圈、陽極和引出極分別連接有線圈電源、陽極電源和引出極電源。所述引出極還連接有輔助極電源。所述載物臺為可旋轉的基座。由以上技術方案可知，本專利技術所闡述的等離子體密度比市面上現有的輝光放電等離子體提高10~100倍，發射密度高，離子束束流密度高，效果明顯，生物改性效率高。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖。具體實施方式如圖1所示，離子束生物改性設備包括實驗腔1以及置于實驗腔進氣端外的離子源2和置于實驗腔內用于放置樣品的載物臺3。所述離子源2包括沿進氣方向依次布置在電離室21內的加熱絲22、LaB6塊狀陰極23和陽極24，該電離室與實驗腔之間通過引出系統4連接，所述LaB6塊狀陰極23激發出弧光放電等離子體，經過引出系統的加速，對載物臺3上的樣品進行生物改性。塊狀陰極不僅包括大面積塊狀六硼化斕（LaB6）陰極，還可以采用氧化物陰極（比如氧化鋯）等電子發射量大的特殊陰極材料，優點是初始電子密度高，產生的離子密度高。所述加熱絲22連接有加熱電源25，所述LaB6塊狀陰極23內置有測量溫度的熱電偶，該熱電偶數據反饋輸入加熱電源中。所述引出系統4包括線圈41、電子腔42以及置于電子腔內的引出極43，該電子腔與實驗腔1連通，所述線圈41置于電離室21的兩側，所述線圈、陽極和引出極分別連接有線圈電源44、陽極電源45和引出極電源46，引出極還連接有輔助極電源47。引出系統4形成一個電子阱，可以捕獲電子，而讓離子通過并獲得加速。所述的熱陰極高密度低能離子束生物改性設備，在電離室中產生等離子體，經過引出系統后捕獲電子，離子獲得加速并射向實驗腔。在實驗腔中，離子束正下方布置有載物臺，需要改性的生物種子等置于載物臺上，經過離子束的照射后產生改性效應。為保證離子束照射均勻性，載物臺3采用旋轉結構。實驗腔的抽氣系統可以為擴散泵，或分子泵機組。使用抽氣系統從抽氣口對整套裝置抽真空，開啟加熱電源對塊狀陰極進行真空加熱。達到設定真空度后打開入口的進氣閥門通入工作氣體，至氣壓0.1Pa~10Pa之間。開啟線圈電源，設定磁場。打開陽極電源，此時會產生等離子體。開啟引出極電源后即可產生離子束，此時開啟載物臺旋轉，開始生物改性。以上所述實施方式僅僅是對本專利技術的優選實施方式進行描述，并非對本專利技術的范圍進行限定，在不脫離本專利技術設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本專利技術的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本專利技術的權利要求書確定的保護范圍內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熱陰極高密度低能離子束生物改性設備，包括實驗腔以及置于實驗腔進氣端外的離子源和置于實驗腔內用于放置樣品的載物臺，其特征在于，所述離子源包括沿進氣方向依次布置在電離室內的加熱絲、LaB6塊狀陰極和陽極，該電離室與實驗腔之間通過引出系統連接，所述引出系統包括線圈、電子腔以及置于電子腔內的引出極，該電子腔與實驗腔連通，所述線圈置于電離室的外側，所述LaB6塊狀陰極激發出弧光放電等離子體，經過引出系統的加速，對載物臺上的樣品進行生物改性。

【技術特征摘要】
1.一種熱陰極高密度低能離子束生物改性設備，包括實驗腔以及置于實驗腔進氣端外的離子源和置于實驗腔內用于放置樣品的載物臺，其特征在于，所述離子源包括沿進氣方向依次布置在電離室內的加熱絲、LaB6塊狀陰極和陽極，該電離室與實驗腔之間通過引出系統連接，所述引出系統包括線圈、電子腔以及置于電子腔內的引出極，該電子腔與實驗腔連通，所述線圈置于電離室的外側，所述LaB6塊狀陰極激發出弧光放電等離子體，經過引出系統的加速，對載物臺上的樣品進行生物改性。2.根據權利要求1所述的熱陰極高密...

【專利技術屬性】
技術研發人員：滕海燕，
申請(專利權)人：合肥優億科機電科技有限公司，
類型：發明
國別省市：安徽;34