江永兵 杨怡

（杭州士兰集昕微电子有限公司 浙江省杭州市 310000）

1 引言

直线加速器分为两种，一种是带圆孔的膜片行波直线加速器，一种是带漂移管的谐振腔驻波直线加速器。带圆孔的膜片行波加速适用于加速电子，而硼离子等相对原子质量比较大的离子常采用带漂移管的谐振腔驻波加速的结构。离子注入机上通常用于加速硼离子、磷离子等相对原子质量比较大的离子，因此采用的是带圆柱形金属漂移管的谐振腔驻波直线加速器。带电离子在直线加速器中是用高频电磁波轴向分量的电场进行加速的，电磁波模式为TM010模。

离子注入机直线加速器由一个控制单元控制RF电源的输出频率和加载到负载（谐振腔漂移管）上的相位以及电压幅度，同时控制聚焦电源输出加载到聚焦电极上的电压幅度。离子的加速是通过漂移管和聚焦电极之间的电场完成的，高频RF电源提供的射频电流通过谐振腔将电压放大，放大倍数与谐振腔的品质因素Q有关。放大后的电压加载到漂移管上形成加速电场的正极，漂移管前方和后方的聚焦电极形成电场的负极。带电离子通过聚焦电极和漂移管时即可获得加速，在漂移管内部的带电离子不受电场作用，保持匀速直线运动。

2 直线加速器控制框图

如图1所示，控制单元控制直接数字式频率合成器（DDS）产生12路13.56MHz的频率，该频率输送到12个RF电源上，然后在通过控制单元上的移相电路来控制12路频率的相位，在通过电压信号控制RF电源的功率输出幅度。……