产品概述
Kimball Physics IMG-4212 离子枪及其配套的 IGPS-3212 电源，是一款高性能碱金属离子枪系统，专为表面物理、空间物理、真空物理及 MBE 离子注入等多种应用而设计。该离子枪是一个完整的子系统，安装到用户的真空系统后即可直接使用。
通过使用不同的源发射单元，可产生 Cs⁺、Li⁺、Na⁼、K⁺ 及 Rb⁺ 等碱金属离子束。 碱金属离子通过固-固化学反应按需生成，具有低能量展宽的特性。
性能参数
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 能量范围 | 1 keV 至 20 keV（独立可调） |
| 束流电流 | 1 nA 至 2 μA（取决于离子种类） |
| 能量展宽 | 约 0.4 eV（最大值），热展宽计算值 |
| 束斑尺寸 | 500 μm 至 25 mm |
| 工作距离 | 100 mm 至 1000 mm |
| 束流发散角 | 准直束或泛射束（取决于工作参数） |
| 束流偏转 | 四极静电偏转，±3° @ 20 keV（低能量时更大） |
稳定性指标
束流稳定性：使用发射电流控制（ECC）时，每小时 ±1.0%；无 ECC 时预热后每小时 ±10%
能量稳定性：满输出时每小时 ±0.01%，每 8 小时 ±0.02%
脉冲与调制功能
控制栅极支持多种脉冲方式：
| 脉冲方式 | 规格 |
|---|---|
| 电容束流脉冲 | 使用脉冲接线盒，脉冲宽度 20 ns 至 100 μs，上升/下降时间 10 ns，50 Ω 阻抗，1 W，最大占空比 20% |
| 束流消隐（可选） | TTL 输入，脉冲宽度 1 μs 至 DC，重复频率至 5 kHz |
| 标准脉冲 | DC，上升/下降 500 ns，重复频率至 5 kHz（需 TTL 输入） |
真空与烘烤要求
整枪采用超高真空（UHV）技术制造，可在 10⁻¹¹ Torr 至 10⁻⁵ Torr 的真空范围内运行。拆除电缆后，离子枪可烘烤至 350°C。
离子源单元在冷态下不会因反复暴露于大气或水蒸气而损坏。
可更换组件与维修
离子源发射单元可由用户自行更换。发射单元组件包括精密对准的离子源和韦纳尔特电极（G-I）。
可购买新的备用发射单元
旧发射单元可返回工厂进行翻新
整支离子枪也可返回工厂进行全面清洗、翻新、离子源更换及可选的真空内测试
安装配置
IMG-4212 离子枪提供以下安装选项：
枪体尺寸：
真空内长度：51 mm（密封面至末端）
真空内直径：51 mm
真空外长度：258 mm（密封面至电缆末端，带消隐器时为 313 mm）
IGPS-3212 电源
IGPS-3212 电源采用模块化设计，包含小型化电源集群、光隔离信号以及 FlexPanel 数字接口控制器。
内置电源包括：
离子束能量控制
X/Y 偏转控制
浮地源 / 发射电流控制（ECC）
栅极控制
提取电极控制
聚焦控制
光栅扫描选项可通过附加的独立电源单元（光栅扫描发生器偏转单元）提供。
FlexPanel 数字接口
FlexPanel 提供数字显示屏和前面板编码轮/键盘，用于编程控制。后面板接口支持所有枪体电源的远程/计算机控制与监测。
标准电源单元配备 RS-232 串行端口 及 模拟输入/输出接口
通过使用相应的数模转换器，可兼容所有常见的计算机接口总线类型
可实现 RS-422/485 转换
LabVIEW™ 软件选项
可选配专为 IMG-4212 设计的 LabVIEW™ 计算机程序，用于通过 National Instrument DAQ 板卡和 IGPS-3212 上的 SCSI 连接器进行远程计算机控制与监测。 该程序在用户计算机屏幕上提供虚拟控制面板和实时测量显示。
电缆与连接器
| 组件 | 规格 |
|---|---|
| 馈入件 | 多针钎焊陶瓷，螺纹不锈钢外壳 |
| 电缆 | 多导体 20 kV 全接地屏蔽高压电缆、20 kV 聚焦电缆及低压偏转电缆，配备铝制配套连接器 |
| 标准长度 | 3 m（可选：5 m） |
核心优势总结
| 特性 | 优势 |
|---|---|
| 宽能量范围（10 eV – 20 keV） | 适用于从低能表面分析到高能离子注入的多种应用 |
| 多种碱金属离子种类 | Cs⁺、Li⁺、Na⁼、K⁺、Rb⁺ 可选，满足不同实验需求 |
| 高稳定性（±1%/小时） | 确保长时间实验的数据可重复性 |
| 灵活脉冲功能（20 ns 快脉冲） | 支持时间分辨实验 |
| 可拆卸设计 | 便于维护和更换离子源 |
| 模块化电源 | 易于系统集成与扩展 |
适用领域
空间物理实验
真空物理研究
电荷中和
检测与校准
二次离子质谱（SIMS）
MBE 离子注入
功能与选件
宽能量范围（10 eV – 20 keV）
恒定束流电流与束斑尺寸
变焦透镜聚焦
静电偏转（±3°@20 keV）
高速脉冲（快至 20 ns）
束流消隐（可选）
偏转 / 光栅扫描
枪装法拉第杯
可拆卸离子枪设计
计算机 / 远程控制
