一种聚焦型线性阳极层离子源制造技术

本发明专利技术属于离子源技术领域，具体涉及一种聚焦型线性阳极层离子源，包括一具有长条状安装槽的壳体，所述安装槽的槽腔中心处设有一竖向布置的磁体，所述磁体与安装槽的槽壁之间设有阳极，所述安装槽的槽口中心处设有内阴极，所述内阴极的两侧对称布置有外阴极，所述外阴极与内阴极的磁极靴之间形成阴极缝隙，且该内阴极的最低面低于外阴极的最低面2‑5mm；通过将内阴极的最低面设置成低于外阴极的最低面，内外阴极高度差所形成的磁场法线，控制喷射角度，形成聚焦效应可以显著的提高单位面积上的等离子体的数量，使得相同的功率下，该线性阳极层离子源能达到更较好的表面处理效果，或表面刻蚀，或薄膜表面辅助沉积的效果。

A focused linear anode layer ion source

【技术实现步骤摘要】
一种聚焦型线性阳极层离子源
本专利技术属于离子源
，具体涉及一种聚焦型线性阳极层离子源。
技术介绍
阳极层离子源是以辉光放电和带电粒子在电磁场中的运动为理论基础，其工作原理是：在阳极施加高电压，内外阴极接地，阴阳电极间的气体发生辉光放电，产生大量的电子和离子，等离子体通过内阴极和外阴极之间的狭缝出口进入真空腔体，由于在出口处有近似正交的电场和磁场可以对等离子体中的电子运动轨迹进行束缚，形成环形霍尔电流，限制电子的运动范围，可以增加电子与中性气体分子或原子的碰撞几率，提高气体的离化率。阳极表面附近区域的阳离子在阴阳两极之间的电势差和霍尔电流的共同加速下，被从出口引出，形成离子束，因此该离子源被为阳极层离子源。随着薄膜材料和表面处理技术的发展，人们对离子源的应用需求不断提高，阳极层离子源技术也得到了快速的发展，根据不同的结构特点，阳极层离子源可分为圆柱形阳极层离子源和线性阳极层离子源，虽然两者的几何形式不同，但是都包括外阴极、内阴极、阳极、磁座、永磁铁等结构，并由它们构建离子源的电磁场系统、布气系统、水冷系统等主要部分。阳极层离子源的磁场分布对于离子的引出、离子能量、离子束流密度和气耗等都有很大影响，要想得到理想的用于大面积均匀辅助镀膜，清洗的离子束流，磁力线的分布必须合理。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚焦型线性阳极层离子源，通过对阳极层离子源的离子发射角度进行控制，实现等离子体的聚焦控制。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种聚焦型线性阳极层离子源，包括一具有长条状安装槽的壳体，所述安装槽的槽腔中心处设有一竖向布置的磁体，所述磁体与安装槽的槽壁之间设有阳极，所述安装槽的槽口中心处设有内阴极，所述内阴极的两侧对称布置有外阴极，所述外阴极与内阴极的磁极靴之间形成阴极缝隙，且该内阴极的最低面低于外阴极的最低面2-5mm。优选的，所述的阳极为矩形空心方管，且在该矩形空心方管内通入循环冷却水对该阳极进行冷却。优选的，用于连通矩形空心方管的供水管上设有水流调节阀用于调节循环冷却水流量，出水管上设置有温度检测探头用于检测阳极表面的温度。优选的，所述磁体与所述安装槽的槽底、两侧槽壁围合形成两个独立的放电室，所述的放电室内设有阳极支架且在所述放电室的底部设有贯穿壳体的注气孔，所述的阳极支架上设有连续的大直径段进气通道和小直径段进气通道连通至所述的注气孔供气体注入到放电室内，所述注气孔的孔径小于大直径段进气通道的孔径。优选的，所述注气孔与大直径段进气通道的孔径比为1：(1.5-3)；所述大直径段进气通道与小直径段进气通道的孔径比为(1.5-2.5)：1。优选的，所述注气孔的进气端处设有分气块，所述的分气块具有一容置空间构成进气仓，所述的分气块上设有进气通道连通注气孔与进气仓，所述的分气块远离壳体的一侧设有供气组件向进气仓中供气。优选的，所述内阴极临近安装槽槽腔的一侧设有若干凹腔，所述的凹腔内埋设有阴极冷却管，所述的阴极冷却管内通有循环冷却水。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术提供的该聚焦型线性阳极层离子源，通过将内阴极的最低面设置成低于外阴极的最低面，如此，两边阴极缝隙的开口连线相对于阳极平面形成锐角夹角，使得气体分子被离子化后生成的离子和电子，在离子源腔体和外部的真空压力差的推动下向外喷射，再由内外阴极高度差所形成的磁场法线，控制喷射角度，形成聚焦效应。如此，可以显著的提高单位面积上的等离子体的数量，使得相同的功率下，该线性阳极层离子源能达到更较好的表面处理效果，或表面刻蚀，或薄膜表面辅助沉积的效果。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。附图说明图1为本专利技术提供的聚焦型线性阳极层离子源的剖视图；图2为图1中线性阳极层离子源的爆炸图；图3为本专利技术提供的聚焦型线性阳极层离子源的示意图；图4为试验例1指纹清洗前的照片；图5为图4中指纹清洗10分钟后的照片；图6为试验例2中基材清洗前的照片；图7为图6中基材清洗5分钟后的照片；图8为图6中基材清洗10分钟后的照片；图中标号说明：1-放电室，10-壳体，11-安装槽，12-阳极支架，121-大直径段进气通道，122-小直径段进气通道，123-阳极绝缘垫，13-注气孔，20-磁体，201-上极靴，202-下极靴，30-阳极，40-内阴极，401-阴极缝隙，41-凹腔，42-阴极冷却管，50-外阴极，60-分气块，601-进气通道，61-进气仓，62-供气组件。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本专利技术。需要说明的是，在本专利技术中，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文中所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。结合图1、2所示，本专利技术提供了一种聚焦型线性阳极层离子源，包括一具有长条状安装槽11的壳体10，所述安装槽11的槽腔中心处设有一竖向布置的磁体20，所述磁体20与安装槽11的槽壁之间设有阳极30，所述安装槽11的槽口中心处设有内阴极40，所述内阴极40的两侧对称布置有外阴极50，所述外阴极50与内阴极40的磁极靴之间形成阴极缝隙401，且该内阴极40的最低面低于外阴极50的最低面2-5mm。本专利技术提供的该线性阳极层离子源，通过将内阴极40的最低面设置成低于外阴极50的最低面2-5mm，如此，阴极缝隙401的开口相对于阳极30的发射面形成夹角，使得气体分子被离子化后生成的离子和电子，在离子源腔体和外部的真空压力差的推动下向外喷射，再由内外阴极高度差所形成的磁场法线，控制喷射角度，形成聚焦效应。如此，可以显著的提高单位面积上的等离子体的数量，使得相同的功率下，该线性阳极层离子源能达到更较好的表面处理效果，或表面刻蚀，或薄膜表面辅助沉积的效果。本专利技术中，所述磁体20为柱状的永磁铁，其能够形成一个垂直方向上的磁场。所述磁体20的上端设有上极靴201并抵靠在内阴极40上，下端设有下极靴202并抵靠在安装槽11的槽底处。进一步的，根据本专利技术，在本专利技术的一个具体的实施例中，所述的阳极30为矩形空心方管，且在该矩形空心方管内通入循环冷却水对该阳极30进行冷却。需要指出的是，在传统的线性阳极层离子源中，阳极的冷却采用的是在阳极内部埋设6mm-8mm直径的空心管，通过在空心管内通入大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚焦型线性阳极层离子源，其特征在于，包括一具有长条状安装槽(11)的壳体(10)，所述安装槽(11)的槽腔中心处设有一竖向布置的磁体(20)，所述磁体(20)与安装槽(11)的槽壁之间设有阳极(30)，所述安装槽(11)的槽口中心处设有内阴极(40)，所述内阴极(40)的两侧对称布置有外阴极(50)，所述外阴极(50)与内阴极(40)的磁极靴之间形成阴极缝隙(401)，且该内阴极(40)的最低面低于外阴极(50)的最低面2-5mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚焦型线性阳极层离子源，其特征在于，包括一具有长条状安装槽(11)的壳体(10)，所述安装槽(11)的槽腔中心处设有一竖向布置的磁体(20)，所述磁体(20)与安装槽(11)的槽壁之间设有阳极(30)，所述安装槽(11)的槽口中心处设有内阴极(40)，所述内阴极(40)的两侧对称布置有外阴极(50)，所述外阴极(50)与内阴极(40)的磁极靴之间形成阴极缝隙(401)，且该内阴极(40)的最低面低于外阴极(50)的最低面2-5mm。


2.根据权利要求1所述的聚焦型线性阳极层离子源，其特征在于，所述的阳极(30)为矩形空心方管，且在该矩形空心方管内通入循环冷却水对该阳极(30)进行冷却。


3.根据权利要求2所述的聚焦型线性阳极层离子源，其特征在于，用于连通矩形空心方管的供水管上设有水流调节阀用于调节循环冷却水流量，出水管上设置有温度检测探头用于检测阳极(30)表面的温度。


4.根据权利要求1所述的聚焦型线性阳极层离子源，其特征在于，所述磁体(20)与所述安装槽(11)的槽底、两侧槽壁围合形成两个独立的放电室(1)，所述的放电室(1)内设有阳极支架(12)且在所述放电室(1)的底部设有贯穿壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，高生，何国军，
申请(专利权)人：陈伟，
类型：发明
国别省市：安徽;34