[實用新型]一種磁場增強型線性大面積離子源

有效

• 申請號: 201420158107.4
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN204130495U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 李福星;張世宏;莫申波;王啟民
• 申請（專利權）人: 南京迪奧賽真空科技有限公司
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08;H01J37/02
• 代理公司: 北京天平專利商標代理有限公司 11239
• 代理人: 王雅輝

技術領域

本實用新型涉及一種使用離子束清洗、刻蝕和輔助沉積的離子源，尤其涉及的是一種磁場增強型線性大面積離子源。

背景技術

在真空離子鍍膜PVD技術生產過程中，需要借助外來高能粒子，對整個生產過程的基體清洗、靶材刻蝕以及沉積過程進行協助。利用離子源產生離子束，是當前運用較多的技術方法。離子束的效率和質量，直接關系到PVD技術產品的質量和生產效率。

離子源主要實現兩個功能：一是完成某種氣體介質的有效電離，生成濃度足夠的等離子體，以滿足抽取束流密度的需要；二是從等離子體邊界抽取、加速、聚焦形成大面積均勻的離子束，實現這種功能的離子源部件，即離子引出系統。這種線性離子源不需要電子發射器（如燈絲等），所以適合于放電氣體中含有氧、氫以及帶有腐蝕性氣體的工況，可以避免因電子發射器損壞而使離子源無法正常工作的缺點。線性離子源離子束能量范圍很寬，且結構簡單，設計成本低，因此廣泛應用于工業鍍膜中。

通常的線性離子源的氣體是從氣瓶通過氣管直接輸送到電離室，這樣電離室內氣壓較大，來不及電離就離開電離室了，從而得到的離子束電離度較低。磁鋼長期在高溫下工作，影響其壽命，且磁場強度也會受到影響。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種磁場增強型線性大面積離子源，能持續實現在惡劣的鍍膜環境下長時間穩定的工作。

本實用新型是通過以下技術方案實現的，本實用新型包括陰極頂板、陰極框體、環形陽極、絕緣支柱、條形磁鋼、氣體電離室和環形離子束引出口；所述陰極頂板設置于陰極框體的頂部開口處，環形離子束引出口開設在陰極頂板上，環形陽極固定在絕緣支柱上，環形陽極和絕緣支柱位于陰極框體內，絕緣支柱的底部設置于陰極框體上，環形離子束引出口位于環形陽極之上，環形離子束引出口和環形陽極形狀位置相匹配，氣體電離室設置于環形陽極上表面和環形離子束引出口之間，條形磁鋼設置于環形陽極的環形開口內，條形磁鋼、環形陽極和陰極頂板構成了環形放電槽；所述陰極框體、環形陽極、陰極頂板上分別設有冷水管；陰極框體的底部開設通氣管道，所述通氣管道設置于環形陽極和條形磁鋼之間。

所述環形離子束引出口的剖面包括倒梯形和長方形，倒梯形的短底邊和長方形連接，長方形位于環形陽極的上表面之上；所述倒梯形的兩個斜邊相互垂直。長方形口可以起到束流的作用，防止等離子體太過分散，等離子因撞擊外壁而導致過多損耗，倒梯形則可以減少這種損耗。

位于環形離子束引出口之內的陰極頂板為陰極內環，位于環形離子束引出口之外的陰極頂板為陰極外環，陰極內環上設有冷水管，陰極外環與陰極框體連接，陰極框體內設有冷水管，環形陽極的環體內設有冷水管。通過冷水管對環形陽極、陰極內環和陰極框體進行冷卻，陰極外環通過與陰極框體的接觸實現傳熱冷卻，實現離子源能夠長時間工作，避免由于溫度過高造成磁鋼退磁，能夠適應更高溫度的工作環境。

所述氣體電離室的高度為3～5mm。即環形陽極的上表面和陰極頂板的下表面的距離為3～5mm，減小了由于環形陽極的上表面與環形離子束引出口處由于鍍膜碎片的積累，造成陽極與陰極短路的危險，使離子源能夠在惡劣的鍍膜環境下長時間工作，而距離過遠也易造成氣體因電場強度過低而不能充分電離。

作為本實用新型的優選方式之一，所述陰極框體的內部開設多個沉孔，絕緣支柱的底部嵌入在所述沉孔內。

作為本實用新型的優選方式之一，所述陰極頂板與陰極框體通過螺栓相連，環形陽極和絕緣支柱通過螺栓相連。

所述陰極框體的底部設有氣體緩沖裝置，所述氣體緩沖裝置包括相互連接的一級緩沖室和二級緩沖室，一級緩沖室上設有一級進氣口和一級出氣口，二級緩沖室上設有二級進氣口和二級出氣口，一級進氣口位于一級緩沖室的底部，一級出氣口位于一級緩沖室的頂部，一級出氣口向緩沖室內凸起且位于一級進氣口的兩側，二級進氣口和一級出氣口重合，二級進氣口位于二級緩沖室的底部，二級出氣口位于二級緩沖室的頂部，二級進氣口位于二級出氣口的兩側，二級出氣口和陰極框體的通氣管道相連。

作為本實用新型的優選方式之一，所述條形磁鋼為Nd-Fe-B永磁體。

本實用新型相比現有技術具有以下優點：本實用新型整個環形區域都可以實現電離，工作面積大，效率高；確保進氣均勻，合適的氣室空間和均勻分布的氣孔與的輸氣通道；均勻的磁場排布使用條形磁鐵，確保磁場均勻分布；電、磁場處于正交位置；氣體電離室的區域空間能依據條件適當地調節；充足的水冷條件，對陽極、陰極、磁場同時水冷，確保溫度不會太高也防止出現退磁；結構簡單，拆裝方便，易于維護。

附圖說明