[發(fā)明專利]一種脈沖離子源鍍膜引出裝置

有效

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• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113186504B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭春剛;程國安;鄭瑞廷
• 申請（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號: C23C14/46
• 分類號: C23C14/46
• 代理公司: 北京佳信天和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11939
• 代理人: 田英楠

本發(fā)明涉及一種脈沖離子源鍍膜引出裝置，包括脈沖電極，陰極靶材和陽極；陽極包括外筒體和內(nèi)部的陽極環(huán)；陰極靶材與外筒體之間導(dǎo)通；所述陽極環(huán)與外筒體之間設(shè)置有絕緣材料；陰極靶材為柱狀，插入外筒體內(nèi)，并位于外筒體中的陽極環(huán)上方；陰極靶材中心線穿過陽極環(huán)的中心孔；陰極靶材與驅(qū)動電機(jī)傳動連接，驅(qū)動陰極靶材向陽極環(huán)進(jìn)給；陰極靶材的離子發(fā)射端外側(cè)套設(shè)有脈沖電極，并且陰極靶材的裸露端伸出脈沖電極，陰極靶材與脈沖電極之間設(shè)置有絕緣套；陽極環(huán)連接電源的正極，陰極靶材連接電源的負(fù)極或接地，脈沖電極連接脈沖電源。本發(fā)明離子源引出的離子束可以持續(xù)不斷，引出的離子束質(zhì)量提高，分布均勻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及離子束鍍膜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種脈沖離子源鍍膜引出裝置。

背景技術(shù)

脈沖離子源在離子束鍍膜技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，目前的脈沖離子源一般采用的技術(shù)是在薄膜制備時(shí)采用直徑較小的圓棒陰極靶材，在厚膜制備采用直徑較大的圓棒陰極靶材。這種方式在鍍膜過程中，隨著靶材的消耗，陰極靶材的表面，周圍的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，引出的離子源束流也會發(fā)生變化，這樣會造成離子源束流的不穩(wěn)定，同時(shí)隨著消耗的加劇，陰極靶材向后縮，脈沖電源引出離子源的條件發(fā)生了很大變化，到一定程度后，必然導(dǎo)致離子源無法引出。而引出陽極現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)一般是采用一個(gè)圓筒作為陽極，通過這種方式可以使引出的束斑盡可能大。但是這種結(jié)構(gòu)引出的束斑相當(dāng)分散，束斑束流的分布不均勻。

此外，現(xiàn)有的引出陽極一般采用一個(gè)圓筒作為陽極，通過這種方式可以使引出的束斑盡可能大，但是這種結(jié)構(gòu)引出的束斑因?yàn)闆]有聚焦，而束流本身又都帶電，彼此相斥，所以束斑相當(dāng)分散，且束斑束流分布為泊松分布，并不均勻。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種脈沖離子源鍍膜引出裝置，通過電機(jī)根據(jù)陰極靶材的消耗向前推進(jìn)陰極靶材，使得引出離子源需要的條件基本保持不變，這樣引出的離子源束流能夠保持穩(wěn)定，不至于因?yàn)殛帢O靶材的消耗導(dǎo)致無法引出離子源，極大延長了離子源引出離子的時(shí)長，提高了離子源引出的束流質(zhì)量；通過在陽極圓筒內(nèi)設(shè)置帶有引出孔的圓盤，提高離子束束斑均勻性，進(jìn)而保證了鍍膜的質(zhì)量。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種脈沖離子源鍍膜引出裝置，包括脈沖電極，陰極靶材和陽極；

所述陽極包括外筒體和內(nèi)部的陽極環(huán)；所述陽極環(huán)與外筒體之間設(shè)置有絕緣材料；

所述陰極靶材與外筒體之間導(dǎo)通；所述陰極靶材為柱狀，插入外筒體內(nèi)，并位于所述外筒體中的陽極環(huán)上方；所述陰極靶材中心線穿過陽極環(huán)的中心孔；

所述陰極靶材與驅(qū)動電機(jī)傳動連接，驅(qū)動所述陰極靶材向陽極環(huán)進(jìn)給；

所述陰極靶材的離子發(fā)射端外側(cè)套設(shè)有脈沖電極，并且陰極靶材的裸露端伸出所述脈沖電極，所述陰極靶材與脈沖電極之間設(shè)置有絕緣套；

所述陽極環(huán)連接電源的正極，陰極靶材連接電源的負(fù)極或接地，所述脈沖電極連接脈沖電源。

本發(fā)明通過電動機(jī)的就能夠向前推進(jìn)陰極靶材，通過這個(gè)辦法，靶材消耗后，樣品向前移動，維持靶材表面同周圍的結(jié)構(gòu)大致保持不變，脈沖源引出離子源需要的條件大致保持不變，這樣引出的離子源束流就能夠保持穩(wěn)定，不至于因?yàn)殛帢O靶材的消耗導(dǎo)致無法引出離子源，這樣就大大延長了離子源引出離子的時(shí)間，提高了離子源引出的束流質(zhì)量；

陽極環(huán)安裝在陽極筒體內(nèi)，中心孔對離子束有聚焦作用，通過安裝大小不同的陽極環(huán)，來調(diào)節(jié)離子束的聚焦，最后得到需要的離子束束斑大小。

脈沖電極連接脈沖電源，通過脈沖不斷激發(fā)靶材電極釋放離子。

本發(fā)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括控制器，所述控制器與驅(qū)動電機(jī)和靶盤的束流分析儀電連接，所述驅(qū)動電機(jī)的進(jìn)給速度其中i為靶盤上測得的離子束流，陰極靶材的密度為ρ，陰極靶材的原子量為M，陰極靶材的反應(yīng)表面面積為S，步進(jìn)速度為v，陰極靶材的平均電荷態(tài)Q_a。