[實用新型]一種射頻感應(yīng)耦合線性離子源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201822222482.1
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN209676564U
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳慶川;聶軍偉;黃琪;石連天
• 申請（專利權(quán)）人: 核工業(yè)西南物理研究院;成都同創(chuàng)材料表面科技有限公司
• 主分類號: H05H1/03
• 分類號: H05H1/03;H05H1/10;H05H1/46
• 代理公司: 11007 核工業(yè)專利中心
• 代理人: 高安娜<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

1.一種射頻感應(yīng)耦合線性離子源，包括離子源屏蔽外殼、射頻耦合天線、用于傳輸射頻功率并隔離放電室和天線室的電介質(zhì)耦合窗、用于容納放電等離子體的等離子體放電室側(cè)壁、用于從等離子體放電室中抽取離子束的多柵極離子束引出系統(tǒng)、向放電室內(nèi)提供初始電子和向離子束及基材中提供中和電子的射頻中和器；

進(jìn)一步的還包括向離子源屏柵、加速柵和地柵及提供偏置電壓的離子束屏柵電源、加速柵電源、向射頻耦合天線提供射頻功率的射頻功率發(fā)生器和匹配網(wǎng)絡(luò)、向等離子體放電室內(nèi)輸入工作氣體的供氣系統(tǒng)以及向射頻中和器提供電力的中和器射頻電源、收集極電源和陽極電源；

其特征在于：

離子源屏蔽外殼下端開口，為離子束引出通道，為防止離子源長時間工作溫升過高，離子源屏蔽外殼側(cè)壁有水冷結(jié)構(gòu)；射頻耦合天線位于離子源內(nèi)腔上端，為單組“類運動場跑道型”平面螺旋型天線，外表面鍍銀并通過陶瓷絕緣子夾持方式固定在離子源屏蔽外殼側(cè)壁，射頻天線通過離子源屏蔽外殼上射頻饋入接口與匹配網(wǎng)絡(luò)、隔直電容及射頻電源連接；

離子源等離子體放電室位于射頻天線下面，等離子放電室側(cè)壁上有進(jìn)氣孔，工作氣體通過離子源屏蔽外殼側(cè)壁和等離子放電室側(cè)壁進(jìn)氣孔進(jìn)入等離子體放電室，并且為了隔離離子源工作時等離子體放電室上的工作電壓和離子源氣路的地電位，離子源屏蔽外殼側(cè)壁和等離子放電室側(cè)壁之間的氣路上裝有高壓絕緣氣路裝置；

為進(jìn)一步提高放電室內(nèi)等離子體的均勻性，通過多路送氣結(jié)構(gòu)向等離子體放電室內(nèi)送氣，氣體分配器采用沿放電腔長方向供氣的孔或縫結(jié)構(gòu)，其下端設(shè)有懸浮擋板，并固定于等離子體放電側(cè)壁上；

離子束引出系統(tǒng)位于放電室下端，由屏柵、加速柵和地柵組成；

射頻感應(yīng)耦合線性離子源束流下方外側(cè)配有中和器。

2.如權(quán)利要求1所述的一種射頻感應(yīng)耦合線性離子源，其特征在于：等離子體放電室的電介質(zhì)耦合窗上方設(shè)置有“梳狀”法拉第靜電屏蔽；為進(jìn)一步提高射頻放電等離子體的密度和均勻性，等離子體放電室側(cè)壁和離子源屏蔽外殼之間安裝有產(chǎn)生約束等離子體會切場的磁鋼。

3.如權(quán)利要求1所述的一種射頻感應(yīng)耦合線性離子源，其特征在于：射頻耦合天線為射頻天線和射頻天線組成的天線組，射頻能量通過射頻電源、射頻電源A和匹配網(wǎng)絡(luò)A、匹配網(wǎng)絡(luò)B，隔直電容A、隔直電容B分別向射頻耦合天線、射頻耦合天線A饋入能量；

射頻電源和的射頻電壓及功率大小獨立調(diào)節(jié)，而其相位可以通過相位調(diào)節(jié)器控制，通過控制射頻電源和的相位及功率能夠進(jìn)一步提高放電等離子體均勻性。

4.如權(quán)利要求1所述的一種射頻感應(yīng)耦合線性離子源，其特征在于：離子源屏蔽外殼為由金屬材料制成的立方形箱體。

5.如權(quán)利要求1所述的一種射頻感應(yīng)耦合線性離子源，其特征在于：離子源等離子體放電室，為由電介質(zhì)耦合窗、不銹鋼等離子體放電室側(cè)壁和離子束引出系統(tǒng)的屏柵構(gòu)成的立方形腔體。

6.如權(quán)利要求1所述的一種射頻感應(yīng)耦合線性離子源，其特征在于：電介質(zhì)耦合窗為石英或陶瓷材料。

7.如權(quán)利要求1所述的一種射頻感應(yīng)耦合線性離子源，其特征在于：等離子體放電室內(nèi)端部氣路距等離子體放電室側(cè)壁窄邊間距150-200mm，各氣路之間間距為300-350mm；

柵極組件為窄長狀設(shè)計，整體安裝，采用鉬、石墨等耐濺射材料整體制成；離子束引出區(qū)域的各柵極厚度不超過1.2mm，各柵極間距不超過1.5mm，柵極引出孔呈蜂窩狀排列，且引出孔徑不大于2.5mm。