[發(fā)明專利]一種利用氣體團簇濺射靶材引出離子束流的方法及離子源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910047089.X
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109786204B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾曉梅;瓦西里·帕里諾維奇;謝爾蓋·別雷赫;亞歷山大·托斯托古佐夫;付德君
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢江海行納米科技有限公司
• 主分類號: H01J37/34
• 分類號: H01J37/34;H01J37/08;C23C14/46
• 代理公司: 武漢華旭知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 42214
• 代理人: 周宗貴;劉榮

1.一種利用氣體團簇濺射靶材引出離子束流的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)利用氣體團簇離子源產(chǎn)生氣體團簇正離子，平均團簇尺寸為1000個原子/團簇；

(2)氣體團簇正離子轟擊納米靶材，在氣體團簇正離子的團簇效應(yīng)和納米靶材的有限尺寸效應(yīng)作用下靶物質(zhì)被有效濺射出，形成單體和小團簇；所述小團簇為靶材原子結(jié)合所成的團簇，單個小團簇的原子數(shù)介于1到15之間；

(3)濺射出的單體和小團簇與電子碰撞被電離成離子，離子經(jīng)過電場加速并進行磁質(zhì)分離獲得離子束流。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣體團簇濺射靶材引出離子束流的方法，其特征在于：步驟(1)所述利用氣體團簇離子源產(chǎn)生氣體團簇正離子具體采用以下過程：通過超聲噴嘴將高純源氣體絕熱冷卻并超聲膨脹后噴出，形成中性團簇，中性團簇經(jīng)過鎢絲放電電離成氣體團簇正離子。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣體團簇濺射靶材引出離子束流的方法，其特征在于：步驟(2)所述納米靶材采用以下過程制備：選取粒徑小于100nm的納米粉末，通過電動壓片機壓制成密度低于2.0g/cm³的納米靶材。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣體團簇濺射靶材引出離子束流的方法，其特征在于：步驟(3)所述濺射出的單體和小團簇通過離化器電離成離子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣體團簇濺射靶材引出離子束流的方法，其特征在于：步驟(3)所述離子通過加速器實現(xiàn)加速。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣體團簇濺射靶材引出離子束流的方法，其特征在于：步驟(3)所述離子經(jīng)過電場加速后通過單透鏡實現(xiàn)聚焦。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氣體團簇濺射靶材引出離子束流的方法，其特征在于：步驟(3)所述離子經(jīng)過電場加速后利用電磁鐵實現(xiàn)磁偏轉(zhuǎn)，獲得射向目標物的離子束流。

8.一種基于權(quán)利要求1所述方法的氣體團簇濺射固體離子源，其特征在于：包括由依次連通的氣體團簇離子源管段、用于放置納米靶材的濺射室和靶材原子濺射管段組成的真空腔室，所述靶材原子濺射管段依次設(shè)有第一離化器、第一加速器、單透鏡和電磁鐵。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體團簇濺射固體離子源，其特征在于：所述氣體團簇離子源管段設(shè)置有與輸氣管連通的超聲噴嘴、第二離化器、第二加速器和E型永久磁鐵。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體團簇濺射固體離子源，其特征在于：所述濺射室中用于放置納米靶材的靶材底座設(shè)有旋轉(zhuǎn)裝置。