[發(fā)明專利]潘寧離子源

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011156701.6
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112164644A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭方準(zhǔn);石曉倩
• 申請（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號: H01J27/04
• 分類號: H01J27/04;H01J1/30
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

本發(fā)明涉及一種潘寧離子源，主要由磁石機(jī)構(gòu)、離子產(chǎn)生與引出機(jī)構(gòu)、離子加速機(jī)構(gòu)組成。在這個(gè)核心構(gòu)造中要產(chǎn)生氬離子，并完成對離子的加速。本發(fā)明的磁石機(jī)構(gòu)是由磁石外罩和磁石構(gòu)成，給電子施加洛倫茲力，電子做螺旋線運(yùn)動(dòng)，增加電子與氬氣原子的碰撞概率；本發(fā)明離子產(chǎn)生與引出機(jī)構(gòu)是由陽極筒、陰極壓片、帶孔陰極壓片和陰極屏蔽罩構(gòu)成，氬氣進(jìn)入陽極筒內(nèi)，由于部分電子的存在，在電場和磁場的作用下，這些電子會(huì)與氬原子碰撞產(chǎn)生氬離子，產(chǎn)生的氬離子通過帶孔陰極壓片射出，小孔的作用可以約束離子束流的指向，也可以調(diào)節(jié)束流的大小；本發(fā)明還包括加速筒，加速筒接地，吸引離子加速從小孔射出。本發(fā)明結(jié)構(gòu)加簡單緊湊，可持續(xù)可靠工作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超高真空設(shè)備的小型帶電粒子發(fā)射裝置，尤其涉及一種潘寧離子源。

背景技術(shù)

表面科學(xué)的研究內(nèi)容主要包括表面狀態(tài)、表面擴(kuò)散、表面重建、表面聲子、表面等離子激元、電子的發(fā)射和隧道效應(yīng)、自旋電子、以及自組裝和納米結(jié)構(gòu)等。獲得和控制表面原子精度的構(gòu)造，是表面科學(xué)的基礎(chǔ)，也是納米科技的前提。典型的表面處理手段有解離、退火和離子濺射,而退火和離子濺射幾乎是表面分析儀器的標(biāo)準(zhǔn)配置。退火相對簡單，只要能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的溫度控制即可。離子濺射需要通過離子源槍來實(shí)現(xiàn)，離子源將質(zhì)量大且不活性的氬(Ar)原子離子化后加速到數(shù)千電子伏特，照射到樣品表面。離子源的種類有很多，包括冷陰極潘寧離子源、熱陰極離子源、電子回旋共振離子源等。潘寧離子源是一種研究得比較早的離子源，發(fā)展到今天，已經(jīng)成為一種技術(shù)較成熟的離子源。現(xiàn)有的潘寧離子源雖然使用壽命長，但是可持續(xù)能力較差，耐高溫烘烤能力較差，未能廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種潘寧離子源：本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種潘寧離子源，包括磁石機(jī)構(gòu)、離子產(chǎn)生與引出機(jī)構(gòu)、離子加速機(jī)構(gòu)。

所述磁石機(jī)構(gòu)罩在外罩外部，其用于給電子施加洛倫茲力；

所述離子產(chǎn)生與引出機(jī)構(gòu)包括所述外罩、陰極屏蔽罩、陰極壓片和陽極筒，所述外罩連接有電極法蘭，所述陽極筒與進(jìn)氣法蘭相連，陰極屏蔽罩兩端設(shè)有陰極壓片，二者之間通過絕緣陶瓷進(jìn)行絕緣，其中的一個(gè)陰極壓片設(shè)有孔，作為離子的輸出口；

離子加速機(jī)構(gòu)包括加速筒、固定環(huán)和壓板，加速筒、固定環(huán)與壓板通過螺紋連接，壓板還與接口法蘭連接。

進(jìn)一步地，所述磁石機(jī)構(gòu)包括磁石和磁石外罩，磁石與磁石外罩通過磁力吸附在一起。

進(jìn)一步地，加速筒與帶孔的陰極壓片之間設(shè)有有磁不銹鋼。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、潘寧離子源為冷陰極離子源，不存在燈絲斷等問題，續(xù)航能力強(qiáng)。

2、離子能量可調(diào)，最大為5kV；束流可調(diào)，調(diào)節(jié)小孔大小。

3、陰極沒有額外的熱源，結(jié)構(gòu)加簡單緊湊，可持續(xù)可靠工作。

4、加速筒可進(jìn)行加速和聚焦。

5、本發(fā)明由于潘寧離子源選用的材料為SUS304、SUS430、磁石和陶瓷，所以可耐220℃的高溫烘烤。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做以簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是潘寧離子源的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是潘寧離子源的剖視圖。

圖3是局部放大圖。