[實用新型]離子束流密度和能量的同步測量裝置

無效

• 申請號: 200720075175.4
• 申請日: 2007-09-29
• 公開（公告）號: CN201102984Y
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 王聰娟;晉云霞;邵建達
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: C23C14/54
• 分類號: C23C14/54
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本實用新型涉及離子輔助沉積鍍膜技術，特別是一種用于離子源的離子束流密度和能量的同步測量裝置，也可用于離子注入、改性以及濺射中離子源所發射離子能量和束流密度的測量。

背景技術

離子束技術已被證實可有效改善薄膜質量并廣泛應用于薄膜沉積技術中，其關鍵設備離子源的性能也成為影響沉積質量的重要因素。

離子源發射出一定離子能量和束流密度的離子束，使其在真空室中運行一定距離后作用到薄膜分子或原子上，發生動量和能量交換作用，從而改變了生長中的薄膜性質，這就是離子輔助沉積的過程。

離子輔助沉積的優點是可以通過控制離子的參數來控制薄膜的屬性，因此要考察離子束輔助效果，必須考察離子束的參數，包括離子的束流密度、能量、離子束發散角、離子種類等，其中離子的能量和束流密度是最重要的又最難確定的參數，因此離子束輔助沉積需要一種探測離子束流密度和能量的裝置。

離子束流密度和能量的同步測量存在以下難點：

陽離子和電子的分離。離子源所發射的離子束一般為陽離子和電子共同存在的等離子體，它們之間互相干擾影響了測量的準確性，因此需要在探測時進行分離。

束流密度和能量測量的同步性。對同一種離子進行空間分布和能量分布的測量是很不現實的，因此兩個參數需要針對兩種粒子進行測量。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題在于克服上述難點，提供一種離子源的離子束流密度和能量的同步測量裝置，該裝置應具有結構簡單和操作方便的特點。

本實用新型的技術解決方案如下：

一種用于離子源的離子束流密度和能量的同步測量裝置，其特征在于包括：采用磁屏蔽材料制成一圓柱形采集筒，在圓柱形采集筒內設置一筒形結構的離子過濾器，其截面為一半圓形及一等腰直角三角形的一直角邊和斜邊圍合而成，在該采集筒的側壁上及所述的離子過濾器的半圓形和三角形的斜邊連接處采用磁屏蔽材料設一引流孔，在離子過濾器的半圓形位置設置碗形電子接收器，在離子過濾器的等腰直角三角形的直角邊和斜邊位置處設置一片狀陽離子接收器，該離子過濾器接地，但與所述的陽離子接收器和電子接收器絕緣，在該采集筒內兩個端面分別設置電磁線圈，該兩電磁線圈與該采集筒外的一可調恒壓直流電源相連，以在該采集筒中離子過濾器內建立恒定的可調的勻強磁場，所說的陽離子接收器經第一電阻和第一毫安表接地，所說的電子接收器經第二電阻和第二毫安表接地。

所述的陽離子接收器的金屬片的尺寸與所述的引流孔的尺寸相當，分別位于離子過濾器的斜邊的兩側對稱放置，并互相垂直。

所述的兩個電磁線圈的中心同軸，二者之間的距離與線圈直徑相等。

本實用新型的優點

本實用新型能夠同時對離子能量和束流密度進行測量。可以同時獲得束流密度和離子能量的分布規律。本裝置不但可以用于離子輔助沉積離子束流密度和能量的測量，還可用于離子注入、離子改性和離子濺射中束流密度和能量的測量。本實用新型裝置使用簡單，操作方便，實用性強。

附圖說明

圖1是本實用新型離子源的離子能量和束流密度的同步測量裝置的結構剖視示意圖

圖2是使用本實用新型測量Ar離子源的Ar離子相對束流與離子能量的關系曲線。離子源陽極電壓為120V情況下Ar離子相對束流與離子能量的關系曲線，代表了離子能量的分布情況，中心線處橫坐標代表離子束的平均能量。

圖3是使用本實用新型測量離子源陽極電壓為120V情況下束流密度的分布情況

圖4是使用本實用新型測量離子平均能量隨陽極電壓的變化曲線。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應以此限制本實用新型的保護范圍。