一種側(cè)引出mevva金屬離子源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種新型金屬蒸汽真空弧離子源（MEVVA)離子源的新結(jié)構(gòu)。MEVVA離子源通過真空弧放電的方式使陰極材料變成離子，這些離子通過熱擴(kuò)散和低壓引出到達(dá)引出電極，在引出電極高壓作用下加速，得到很高的能量，形成離子束流。在MEVVA離子源工作過程中，真空弧放電固有伴隨產(chǎn)生很多金屬液滴，對離子源引出束流品質(zhì)造成很壞影響，在本結(jié)構(gòu)中，引出電極位于陰極側(cè)面，可以解決MEVVA離子源液滴對污染的問題，并且離子源采用間冷式可推進(jìn)陰極，提高了離子源的壽命，使其能夠滿足更高的工業(yè)化生產(chǎn)的條件。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及各種金屬離子源和金屬等離子體裝置。 -種側(cè)引出MEWA金屬離子源

【背景技術(shù)】
[0002] 離子源是產(chǎn)生高能離子束的裝置。它是各種粒子注入加速器的核心部件，也是中 性束注入器的束源的關(guān)鍵部件。無論是離子束注入器還是中性束注入器，離子源都應(yīng)該提 供穩(wěn)定而質(zhì)量符合要求的離子束，以應(yīng)用于各種不同的離子束引出場合。
[0003] MEVVA離子源屬于強(qiáng)流離子源，引出束流一般在幾毫安到上百毫安。同其它金屬 離子源相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：MEVVA離子源對元素周期表上的固體金屬元素（含碳）都能 產(chǎn)生毫安甚至安培量級的強(qiáng)束流；它的離子純度取決于陰極材料的純度，可以達(dá)到很高的 離子純度，同時(shí)可以省去昂貴而復(fù)雜的質(zhì)量分析器；它的金屬離子一般有幾個(gè)電荷態(tài)，這樣 可以用較低的引出電壓得到較高的離子能量，而且用一個(gè)引出電壓可實(shí)現(xiàn)幾種能量的疊加 (離子）注入。
[0004] MEVVA的離子是用電弧放電的方式產(chǎn)生的，弧放電固有會(huì)產(chǎn)生很多金屬液滴，這些 液滴在離子源引出離子的同時(shí)也會(huì)伴隨引出束流引出，造成引出束流污染，對于離子注入、 鍍膜等工作會(huì)嚴(yán)重影響材料表面的質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供需一種側(cè)引出MEVVA金屬離子源系統(tǒng)，可以在離子源穩(wěn)定工 作的同時(shí)獲得純凈的金屬離子束流。該發(fā)明利用MEVVA金屬離子源產(chǎn)生的金屬液滴質(zhì)量較 重、荷質(zhì)低、運(yùn)動(dòng)不容易受外界影響的特點(diǎn)，把離子源的引出孔置于液滴運(yùn)動(dòng)軌跡之外一即 放電電極的側(cè)面，從而達(dá)到避免大顆粒的目的。同時(shí)采用可推進(jìn)陰極并對陰極進(jìn)行冷卻，提 高了陰極的工作壽命，使其更能滿足離子注入、離子輔助沉積、鍍膜等表面處理的需要。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種側(cè)引出金屬離子源，其側(cè)壁和和底部裝有等離子體約 束磁裝置，磁裝置在等離子體腔內(nèi)壁形成與腔壁方向平行的磁場。陽極和陰極安裝在放電 室的側(cè)壁并深入到放電室的內(nèi)部。等離子體由陰極和陽極之間的弧放電產(chǎn)生后，產(chǎn)生的離 子和大顆粒由陰極表面向周圍擴(kuò)散，其中等離子體由于重量較輕、荷質(zhì)比較高，受電場和約 束磁場作用在放電室內(nèi)形成等離子體；產(chǎn)生的金屬液滴由于質(zhì)量較重，荷質(zhì)比很低，基本 不受到周圍電場和磁場的影響，做直線運(yùn)動(dòng)，打到放電室同陰極相對的壁上面，沉積在放電 室的壁上；高壓引出系統(tǒng)電極設(shè)置在陰極側(cè)面的壁上面，由于它不處于陰極產(chǎn)生的液滴運(yùn) 動(dòng)路線上，因此，放電產(chǎn)生的大顆粒不會(huì)通過引出系統(tǒng)打到工件上面，而等離子體可以被引 出，從而使引出的離子束沒有大的金屬顆粒，解決了 MEVVA離子源注入的大顆粒問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1側(cè)引出MEVVA金屬離子源系統(tǒng)示意圖
[0008] 1陰極；2陽極；3放電室；4高壓絕緣體；5引出電極；6等離子體約束磁場 實(shí)施例
[0009] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所提供的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。
[0010] 如圖1所示，一種電子回旋共振離子源，包括1陰極；2陽極；3放電室；4高壓絕緣 體；5引出電極；6等離子體約束磁場等幾部分。其中陰極1直接通過冷卻水對其冷卻，陰極 裝有真空密封推進(jìn)裝置，可以上下運(yùn)動(dòng)，從而保證陰極處于較低的溫度和它與陽極的相對 位置不變；工作時(shí)，陰極、陽極之間電壓50-150V，形成弧放電，放電產(chǎn)生的離子在放電室內(nèi) 形成等離子體，等離子體受到放電室壁附近的磁場約束，保持在放電室內(nèi)部；金屬液滴由于 質(zhì)量較重，荷質(zhì)比低，做直線運(yùn)動(dòng)，打到放電室同陰極相對的壁上面；高壓引出系統(tǒng)的電極 設(shè)置在陰極側(cè)面的壁上面，由于它不處于陰極產(chǎn)生的液滴運(yùn)動(dòng)路線上，因此只有等離子體 被引出，從而達(dá)到引出的離子束沒有大的金屬顆粒。
[0011] 這種技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)有：
[0012] 1.獨(dú)特的離子源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效避免了金屬離子源大顆粒的產(chǎn)生。
[0013] 2.采用陰極推進(jìn)的方法，使陰極工作時(shí)間延長，提高了生產(chǎn)效率。
[0014] 3.采用直接水冷的方法，使陰極溫度降低，提高了離子源的使用壽命。
【權(quán)利要求】
1. 一種側(cè)引出MEVVA金屬離子源，包括陰極（1);陽極（2);放電室⑶；高壓絕緣體 ⑷；引出電極（5);約束磁體（6)等幾部分，其中陰極⑴陽極⑵位于放電室的內(nèi)部，引 出電極（5)位于陰極側(cè)面，其特征在于：所述金屬離子源引出電極位于陰極側(cè)面，而不是與 陰極弧放電表面相對。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述離子源，其特征在于：所述的引出電極（5)位于陰極（1)的側(cè) 前方，電極法線與陰極的中心線垂直。
3. 根據(jù)權(quán)利1所述離子源，其特征在于：陰極可沿著軸線縱向運(yùn)動(dòng)，能夠保證陰極放電 表面與陽極相對位置不變。
4. 根據(jù)權(quán)利1所述離子源，其特征在于：陰極可通冷卻水直接或間接冷卻。
5. 根據(jù)權(quán)利1所述離子源，其特征在于：放電室外約束磁體保證等離子體不會(huì)打到放 電室壁上。
【文檔編號】H01J37/08GK104217911SQ201310488990
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】張磊 申請人:常州博銳恒電子科技有限公司