[發明專利]一種氣體團簇離子源產生方法及裝置

有效

• 申請號: 201710664910.3
• 申請日: 2017-08-07
• 公開（公告）號: CN107393794B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 瓦西里·帕里諾維奇;曾曉梅;付德君
• 申請（專利權）人: 深圳江海行納米科技有限公司
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08;H01J27/02;H01J37/317
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 邱琳

1.一種氣體團簇離子源產生方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)利用脈沖控制閥控制噴出脈沖式氣流束，所述脈沖式氣流束包含兩個不同的錐形氣流，其中一個錐形氣流由發散式的單原子構成，另一個錐形氣流由集中于脈沖式氣流束中心軸的中性團簇粒子構成；

(2)脈沖式氣流束經過分束器，排除部分單原子，中性團簇粒子和另外部分單原子通過分束器；

(3)脈沖式氣流束經過電離器，電離器中產生熱電子，脈沖式氣流束的中性團簇粒子離化成為團簇離子，單原子離化成單原子離子；

(4)脈沖式氣流束繼續經過吸極，在吸極內獲得初始加速度并匯聚形成收斂的圓錐形氣流束；

(5)圓錐形氣流束繼續經過加速器和透鏡進一步加速后通過E型永久磁鐵，經過E型永久磁鐵的磁場時，圓錐形氣流束中的單原子離子和原子數小于等于100的團簇離子在洛侖磁力的作用下偏離，原子數大于100的團簇離子維持原路徑穿過磁場，形成團簇離子束。

2.一種基于權利要求1所述方法的氣體團簇離子源產生裝置，其特征在于：包括用于產生脈沖式氣流束的脈沖控制閥，以及沿脈沖式氣流束噴出方向依次布置的分束器、電離器、吸極、加速器、透鏡以及E型永久磁鐵。

3.根據權利要求2所述的氣體團簇離子源產生裝置，其特征在于：所述脈沖控制閥設有超聲噴嘴和定位與準直裝置。

4.根據權利要求2所述的氣體團簇離子源產生裝置，其特征在于：所述分束器的最小孔徑為1.4～2mm。

5.根據權利要求2所述的氣體團簇離子源產生裝置，其特征在于：所述分束器采用純鋁材料，表面鍍層為Ni。

6.根據權利要求2所述的氣體團簇離子源產生裝置，其特征在于：所述電離器采用中心軸與脈沖式氣流束噴出方向一致的圓柱形不銹鋼柵屏外殼，其內部設有兩個陰極和一個位于所述兩個陰極之間的陽極，陰極采用鎢絲，圓柱形不銹鋼柵屏外殼的兩端分別通過氮化硼絕緣盤與接地的光闌相連。

7.根據權利要求6所述的氣體團簇離子源產生裝置，其特征在于：陽極電壓相對于陰極高60～200V，陽極電流最大為40mA，陰極電流最大為1.4A。

8.根據權利要求2所述的氣體團簇離子源產生裝置，其特征在于：所述吸極為中心軸與脈沖式氣流束噴出方向一致的圓柱形，電離器陽極電壓為U_an時，吸極所加電壓U_an–U_an/20。

9.根據權利要求2所述的氣體團簇離子源產生裝置，其特征在于：所述透鏡采用由沿脈沖式氣流束噴出方向布置的三級靜電透鏡，依次為第一電極、第二電極和第三電極，第一電極設有加速器，其中間的第二電極加有負電壓-7～12kV，第一電極和第二電極均接地。

10.根據權利要求2所述的氣體團簇離子源產生裝置，其特征在于：所述E型永久磁鐵長50mm，由鐵芯和兩個磁極構成，其中心處磁場為50～150mT。