專利名稱：一種陽極層線性離子源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于離子束，具體涉及一種適用于離子束清洗和離子束刻蝕的陽 極層線性離子源。 肖髓*
陽極層霍爾等離子體加速器是眾多離子源的一種，工業(yè)上稱為陽極層離 子源。人們嘗試使用這種離子源用于光學表面處理，并且取得了很好的成果。 確定了這種離子源用于工業(yè)上的優(yōu)勢。陽極層離子源可用于離子刻蝕、離子 清洗和離子束輔助沉積等工藝。從陽極層離子源引出的離子轟擊基體表面起 到清洗、活化和強化材料表面及消除靜電的作用，荷能離子與成膜粒子相互 碰撞能將部分能量傳遞給成膜粒子，載能粒子沉積在基體表面形成致密的膜。 工業(yè)上應用的這種離子源不需要電子發(fā)射器(如燈絲、空心陰極等)，所以尤 其適合于放電氣體中含有氧、氫以及帶有腐蝕性氣體的工況，可以避免因電 子發(fā)射器燒毀而縮短壽命的缺點。陽極層離子源離子束流密度很高，離子束 能量范圍很寬，并且其結構簡單，設計成本低，因此這種離子源已廣泛應用 于工業(yè)鍍膜中，其工作原理為，在離子源陽極附近磁力線和電力線幾乎是正 交的，這種交叉電磁場的存在捕獲了電子，這些電子繞磁力線旋轉并且在陽 極附近區(qū)域內作角向漂移，形成霍爾電流，從而增加了電子與中性氣體分子 或原子的碰撞幾率，提高了氣體的離化率。在陽極表面附近區(qū)域由于電子和 中性氣體碰撞電離形成了等離子體，其中離子在陽極和陰極電勢差以及交叉 電磁場所形成的霍爾電流的共同加速下，從離子源下游引出。由于離子的產 生和加速發(fā)生在陽極附近的一個狹小的區(qū)域，所以把這種離子源叫做陽極層 離子源。
目前現(xiàn)有的陽極層離子源的陰極槽內的放電量較大并且離子對陰極壁的 刻蝕現(xiàn)象嚴重，從而造成陰極的使用壽命短的缺點。 發(fā)明內容
本實用新型的目的是提供一種能夠有效減少陰極槽內的放電，減少離子
3對陰極壁的刻蝕，延長陰極使用壽命的陽極層線性離子源。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的， 一種陽極層線性離子源，它包括陰極底板，
陰極底板上固定有陰極框，陰極框的頂部固定有陰極外頂板和陰極內頂板，
所述的陰極外頂板與陰極內頂板之間設有一開口，陰極內頂板與陰極底板之
間設有磁鋼，在磁鋼的兩側分別設有水冷陽極。 在所述的水冷陽極的上部設有水冷通路。 在所述的水冷陽極外部還設有陽極懸浮屏蔽罩。
所述的陽極懸浮屏蔽罩固定在絕緣緊固件上，絕緣緊固件穿過陰極底板 并固定在陰極底板上。
在所述的磁鋼的兩側設有擋板。
在所述的陰極框的外側固定有供氣裝置。
所述的供氣裝置包括導管，導管上開有供氣孔。
本實用新型的優(yōu)點是，在環(huán)形陽極和放電槽置通過絕緣緊固件把陽極懸 浮屏蔽罩與陰極和陽極絕緣開。由于懸浮電位的存在，能有效的減少在放電 槽內的有害放電。在放電槽內磁鋼兩側增加擋板，減少放電對磁鋼的損害， 消除了磁鋼退磁的隱患。

圖1為本實用新型所提供的一種陽極層線性離子源示意圖； 圖2為陽極層線性離子源磁離線分布示意圖； 圖3為供氣裝置示意圖。
圖中，1陰極底板，2陰極框，3供氣裝置，4陰極外頂板，5陽極懸浮 屏蔽罩，6水冷陽極，7水冷通路，8陰極內頂板，9磁鋼，IO絕緣緊固件， ll擋板。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型做詳細描述
如圖1所示， 一種陽極層線性離子源，它包括陰極底板1，陰極底板1 上固定有陰極框2，陰極框2的頂部固定有陰極外頂板4和陰極內頂板8，所 述的陰極外頂板4與陰極內頂板8之間設有一開口 ，陰極內頂板8與陰極底 板1之間設有磁鋼9，在磁鋼的兩側分別設有水冷陽極6。在所述的水冷陽極 6的上部設有水冷通路7。在所述的水冷陽極6外部還設有陽極懸浮屏蔽罩5。所述的陽極懸浮屏蔽罩5固定在絕緣緊固件10上，絕緣緊固件10穿過陰極 底板1并固定在陰極底板1上。在所述的磁鋼9的兩側設有擋板11。在所述 的陰極框2的外側固定有供氣裝置3。所述的供氣裝置3包括導管，導管上 開有供氣孔，其中，供氣孔的數(shù)目可根據實際需要進行確定，在本實施例中 選擇8個供氣孔。
如圖1所示，陽極層線性離子源的陰極是由陰極底板l，陰極框2，陰極 外頂板4，陰極內頂板8組成一環(huán)形放電槽。各部件通過緊固螺釘進行連接。 其中陰極外頂板4和陰極內頂板8形成一開口，環(huán)形陽極6置于放電開口下 方，在這一區(qū)域內，離子束流被引出。
在環(huán)形陽極6和放電槽置通過絕緣緊固件10把陽極懸浮屏蔽罩5與陰極 和陽極絕緣開。由于懸浮電位的存在，能有效的減少在放電槽內的有害放電。
磁鋼9、陰極底板l、陰極框2、陰極外頂板4和陰極內頂板8形成一磁 路，在陰極放電開口處形成一磁鏡。磁鋼9采用永磁體材料。陰極采用高導 磁材料。磁鋼和陰極形成一環(huán)形槽結構，在陽極前方有一閉環(huán)開口。磁鋼及 陰極在陽極前方這一開口處形成磁場。通過合理設計開口處陰極結構，減少 離子對陰極壁的刻蝕，延長陰極使用壽命。陽極采用非導磁不銹鋼材料。陽 極懸浮屏蔽罩位于陽極與放電槽之間。用以減少槽內放電。供氣方式采用氣 體直接在陰極與陽極前端縫隙處供氣。
陽極與陰極之間陽極懸浮屏蔽罩5。屏蔽罩采用絕緣陶瓷與陰極隔離開， 采用懸浮結構有利于減少槽內放電。
陰極材料全部選用高導磁材料。減少磁場在空間泄漏。在陰極放電開口 形成的磁場強度達到5000Gs。同時水冷陽極6和陽極懸浮屏蔽罩5選用非導 磁性材料不銹鋼，以減少對陰極在放電口形成的磁場位形的影響，通過改變 放電開口尺寸的大小，能夠形成合理的磁場位形。采用合理的坡口尺寸，能 夠使得開口處的磁鏡達到3: l以上，能夠有效的約束離子，以其減少對陰極 壁的轟擊，延長離子源的使用壽命。在放電槽內磁鋼兩側增加擋板，減少放 電對磁鋼的損害，消除了磁鋼退磁的隱患。
如圖3所示，供氣裝置3為噴嘴式供氣，導管直徑遠大于供氣孔直徑， 減少各個供氣孔的氣體流量差異。在結構上所供給氣體直接在陰極與陽極前 端縫隙處供氣。有利于工作氣體的利用率。為了降低陰極溫度，可對陰極進行水冷卻。采用焊接水冷管或采用螺釘 固定的方法，都能滿足要求。
權利要求1.一種陽極層線性離子源，它包括陰極底板(1)，陰極底板(1)上固定有陰極框(2)，陰極框(2)的頂部固定有陰極外頂板(4)和陰極內頂板(8)，其特征在于所述的陰極外頂板(4)與陰極內頂板(8)之間設有一開口，陰極內頂板(8)與陰極底板(1)之間設有磁鋼(9)，在磁鋼的兩側分別設有水冷陽極(6)。
2. 如權利要求1所述的一種陽極層線性離子源，其特征在于在所述的 水冷陽極(6)的上部設有水冷通路(7)。
3. 如權利要求1或2所述的一種陽極層線性離子源，其特征在于在所 述的水冷陽極(6)外部還設有陽極懸浮屏蔽罩(5)。
4. 如權利要求3所述的一種陽極層線性離子源，其特征在于所述的陽 極懸浮屏蔽罩(5)固定在絕緣緊固件(10)上，絕緣緊固件(10)穿過陰極 底板(1)并固定在陰極底板(1)上。
5. 如權利要求1所述的一種陽極層線性離子源，其特征在于在所述的 磁鋼(9)的兩側設有擋板(11)。
6. 如權利要求1所述的一種陽極層線性離子源，其特征在于在所述的陰極框(2)的外側固定有供氣裝置(3)。
7. 如權利要求6所述的一種陽極層線性離子源，其特征在于所述的供 氣裝置(3)包括導管，導管上開有供氣孔。
專利摘要本實用新型屬于離子束，具體涉及一種適用于離子束清洗和離子束刻蝕的陽極層線性離子源。它包括陰極底板，陰極底板上固定有陰極框，陰極框的頂部固定有陰極外頂板和陰極內頂板，所述的陰極外頂板與陰極內頂板之間設有一開口，陰極內頂板與陰極底板之間設有磁鋼，在磁鋼的兩側分別設有水冷陽極。本實用新型的優(yōu)點是，在環(huán)形陽極和放電槽置通過絕緣緊固件把陽極懸浮屏蔽罩與陰極和陽極絕緣開。由于懸浮電位的存在，能有效的減少在放電槽內的有害放電。在放電槽內磁鋼兩側增加擋板，減少放電對磁鋼的損害，消除了磁鋼退磁的隱患。
文檔編號H05H1/46GK201409253SQ20092015239
公開日2010年2月17日 申請日期2009年5月5日 優(yōu)先權日2009年5月5日
發(fā)明者劉曉波, 徐麗云, 彬 戴, 王軍生, 童洪輝, 軍 趙, 韓大凱, 敏 饒 申請人:核工業(yè)西南物理研究院