【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核科学与核，具体地说，本专利技术涉及一种大面积镀膜强流离子束产生装置及其优化方法。
技术介绍
1、现有技术的离子源溅射镀膜技术在材料加工和涂覆领域中得到广泛应用。然而，在实现大面积高均匀度的离子束方面，传统的方法存在一定挑战。已有技术中常用的离子源难以在兼顾低成本的同时，满足大面积镀膜的束流均匀度和流强强度要求，其中离子束均匀度的控制一直是一个关键性难题，其对于最终镀膜产品的性能和质量有重要影响。因此需要成本低、束流流强高且离子束均匀度高的大面积高均匀度离子束产生装置。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提供一种大面积镀膜强流离子束产生装置，所述产生装置包括强流离子源和三电极引出系统，其中
2、所述强流离子源用于产生离子束流，其束流流强能够满足大面积离子束镀膜所需最小流强；
3、所述三电极引出系统包括中空管状的等离子体电极、抑制电极和引出电极，三者沿着离子束流的出射轴线依次布置并具有预定间隔，以及三者的中空管状部分共同形成所述离子束流的出射通道；
4、其中，在靠近强流离子源的一侧，所述等离子体电极、抑制电极和引出电极中每相邻的两个还各自通过被构造为向所述出射轴线倾斜收拢的管口部而形成侧向通道，所述侧向通道从所述强流离子源向外的延伸方向与所述束流出射轴线形成为锐角的夹角；以及
5、其中所述等离子体电极、抑制电极和引出电极的所述预定间隔、所述夹角或电压被配置为使得所述束流中的一部分能够从所述束流出射通
6、优选的，其中所述强流离子源采用50ma级的强流潘宁源。
7、优选的，其中通过配置等离子体电极和所述抑制电极各自的预定间隔、所述夹角或电压影响所述离子束流的初始轨道分布。
8、本专利技术的第二方面提供一种用于优化如本专利技术第一方面任一项所述的强流离子束产生装置的方法，其调用ibsimu软件作为底层模拟引擎模拟强流离子束产生装置来优化所述三电极引出系统的结构特征，所述方法包括：
9、设定所述等离子体电极、抑制电极和引出电极的所述预定间隔、所述夹角或电压的初始值；
10、根据高电荷态的离子和低电荷态的离子的比例改变所述等离子体电极、抑制电极和引出电极的其中至少一个的所述预定间隔或所述夹角中的至少一个的数值；
11、执行强流离子束产生装置的离子束流出射过程，记录出射离子束流的能量、速度或散射角的模拟结果；
12、通过所述模拟结果加权评估引出束流质量；
13、重复上述步骤，通过迭代更新所述预定间隔、所述夹角或电压以获得优化的引出束流质量，直至所述引出束流质量收敛或者满足预定迭代次数。
14、优选的，所述方法中所述通过所述模拟结果加权评估引出束流质量包括对束流平均流强密度、单粒子平均能量、溅射产额中的至少一个进行加权评估。
15、优选的，所述方法中根据高电荷态的离子和低电荷态的离子的比例改变所述等离子体电极、抑制电极和引出电极的其中至少一个的所述预定间隔或所述夹角中的至少一个的数值包括：
16、如果低电荷态的离子占比高于第一预定阈值，通过缩短所述抑制电极与所述等离子体电极之间的所述预定间隔提高所述束流均匀度。
17、优选的，所述方法中通过增加所述抑制电极与所述等离子体电极之间的所述预定间隔提高所述束流的束流流强。
18、优选的，所述方法中通过减小所述等离子体电极的所述角度提高所述束流均匀度。
19、优选的，所述方法中根据高电荷态的离子和低电荷态的离子的比例改变所述等离子体电极、抑制电极和引出电极的其中至少一个的所述预定间隔或所述夹角中的至少一个的数值包括：
20、如果高电荷态的离子占比高于第二预定阈值，通过增加所述引出电极的夹角角度来补偿所述束流均匀度。
21、优选的，所述方法中通过减小所述引出电极的所述预定间隔增加所述束流均匀度和束流流强。
22、本专利技术采用强流离子源，产生高密度等离子体，并通过引出系统的优化，加强对流强流离子束的均匀度控制，以满足根据需求调整溅射镀膜的均匀度和广度的要求。本专利技术各个实施例提供的大面积镀膜强流离子束产生装置成本低、束流流强高且离子束均匀度高，相应的优化方法能够广泛应用；可以根据镀膜需求设计引出系统进行精确地束流控制；可以针对不同的镀膜应用场景进行灵活的组合改变。
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1.一种大面积镀膜强流离子束产生装置，所述产生装置包括强流离子源和三电极引出系统，其中
2.根据权利要求1所述的强流离子束产生装置，其中所述强流离子源采用50mA级的强流潘宁源。
3.根据权利要求1所述的强流离子束产生装置，其中通过配置等离子体电极和所述抑制电极各自的预定间隔、所述夹角或电压影响所述离子束流的初始轨道分布。
4.一种用于优化如权利要求1-3任一项所述的强流离子束产生装置的方法，其调用ibsimu软件作为底层模拟引擎模拟强流离子束产生装置来优化所述三电极引出系统的结构特征，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述通过所述模拟结果加权评估引出束流质量包括对束流平均流强密度、单粒子平均能量、溅射产额中的至少一个进行加权评估。
6.根据权利要求5所述的方法，其中根据高电荷态的离子和低电荷态的离子的比例改变所述等离子体电极、抑制电极和引出电极的其中至少一个的所述预定间隔或所述夹角中的至少一个的数值包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其中通过增加所述抑制电极与所述等离子体电极之间的所述预定
8.根据权利要求7所述的方法，其中通过减小所述等离子体电极的所述角度提高所述束流均匀度。
9.根据权利要求5所述的方法，其中根据高电荷态的离子和低电荷态的离子的比例改变所述等离子体电极、抑制电极和引出电极的其中至少一个的所述预定间隔或所述夹角中的至少一个的数值包括：
10.根据权利要求5所述的方法，其中通过减小所述引出电极的所述预定间隔增加所述束流均匀度和束流流强。
...【技术特征摘要】
1.一种大面积镀膜强流离子束产生装置，所述产生装置包括强流离子源和三电极引出系统，其中
2.根据权利要求1所述的强流离子束产生装置，其中所述强流离子源采用50ma级的强流潘宁源。
3.根据权利要求1所述的强流离子束产生装置，其中通过配置等离子体电极和所述抑制电极各自的预定间隔、所述夹角或电压影响所述离子束流的初始轨道分布。
4.一种用于优化如权利要求1-3任一项所述的强流离子束产生装置的方法，其调用ibsimu软件作为底层模拟引擎模拟强流离子束产生装置来优化所述三电极引出系统的结构特征，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述通过所述模拟结果加权评估引出束流质量包括对束流平均流强密度、单粒子平均能量、溅射产额中的至少一个进行加权评估。
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