[其他]多工作模式的液態金屬聚焦離子槍

無效

• 申請號: 85202460
• 申請日: 1985-06-26
• 公開（公告）號: CN85202460U
• 公開（公告）日: 1986-04-16
• 發明（設計）人: 華明達;周風聲;王亦曼;張貽英
• 申請（專利權）人: 北京師范大學;電子工業部北京第12研究所
• 主分類號: H01J37/08
• 分類號: H01J37/08
• 代理公司: 北京師范大學專利事務所
• 代理人: 吳圣谷,邢同琪

本實用新型是用于微細加工和微細分拆的液態金屬離子源聚焦離子槍。(IPC分類HOIJ-037/08)

已有技術是文獻(1)所描述的一種離子槍(圖4)。它的工作模式是單一的能量調節式。其特點是調節同軸針陽極〔1〕和引出極(第一電極〔3〕)之間的距離時采用了殼體側邊有4個斜方向的調整螺絲〔12〕去頂引出極(第一電極〔3〕)，即移動引出極的位置來改變引出電極與陽極針之間的相對位置。由于以4個螺絲去頂一個平面，常常難以保證引出電極平面的法線與陽極針重合，因而影響電場的分布。同時該裝置在更換陽極針時必須拆卸全部電極系統。陽極針經裝配后不得隨意滑動。因此其只能是一種工作模式。

本實用新型的目的是：使同軸針陽極〔1〕與引出電極確保垂直；和使同軸針陽極可以在整個液態金屬聚焦離子槍裝配成整體后，仍能比較方便地沿軸線(Z方向)作大幅度調節。從而改變陽極針尖與第一電極之間的距離，使離子槍具有多種工作模式。

本實用新型是由同軸針陽極〔1〕，加熱器〔2〕，第一電極〔3〕第二電極〔5〕，透鏡〔6〕，光欄〔7〕和偏轉掃描電極〔8〕等部分組成(圖1)。其中第一電極〔3〕是采用固定式，并由加工精度確保它與Z軸垂直。陽極針〔1〕連接到滑桿〔10〕上，滑桿〔10〕可以在支座〔9〕中沿Z軸滑動，支座〔9〕固定在外殼〔13〕上。來實現陽極針與引出極的垂直。對于針尖與引孔〔4〕的同心度，可用三個螺絲〔12〕去推動支座〔9〕即能在x-y平面上滑動，又能緊緊壓在外殼底上以確保精度。因此可以不必拆卸電極系統，而只要松開頂絲〔14〕，就可以移動滑桿〔10〕，即移動陽極針〔1〕的位置來改變與引出極(固定式)的相對位置。由于滑桿〔10〕的滑動范圍相當大，可構成不相同的陽極針〔1〕與引出極的相對位置，配以不同的電極接線方式(接線位置)，從而構成多種的工作模式。

模式1：離子源方式(圖3a)

在外殼〔13〕上只裝第一電極〔3〕作為引出電極，而不裝透鏡系統，就是一個完整的液態金屬離子源，可以作為各種離子源試驗。

模式2：簡單聚焦離子槍方式(圖3b)

裝上透鏡系統和偏轉掃描電極〔8〕，將第一電極〔3〕和第二電極〔5〕都接到地電勢，就可獲得聚焦離子束，其能量由閾電壓決定。

模式3：能量調節方式(圖3c)

裝上同模式2相同的全部系統。將第一電極〔3〕作為引出電極，第二電極〔5〕作為能量調節，可以使聚焦的單電荷離子束能量在0.1-20kev之間調節(對于雙電荷離子，其能量還可以高出一倍)

模式4?：柵控方式(圖3d)

裝上同模式2相同的全部系統。將同軸針陽極〔1〕伸出第一電極〔3〕的引出孔〔4〕，此時以第一電極〔3〕作為柵極，第二電極〔5〕作為引出電極。柵極起控制作用，構成防控工作模式。

除采用上述的措施外，還采用了同軸針(圖2)由鉭制外套和鎢針構成。其鉭制外套容積大，可以裝入較多的原料，如易熔金屬或合金，以便產生所需的多種離子。

本實用新型的優點是：

①不需解體，只要松開頂絲〔14〕就可調整同軸針陽極〔1〕與引出電極間的距離，并確保它們之間的垂直度。

②只要將外殼與法蘭盤之間的螺栓松開，就可從尾部取出同軸針陽極〔1〕，所以更換陽極針十分方便。以此也可將毛細管式陽極代替同軸針陽極。

③本實用新型具有多種工作模式，適用于微細加工和微細分析裝置的科學研究之用途。

④本實用新型采用較大的同軸針，因此裝料多，因而工作壽命長達上百小時。

附圖中〔1〕同軸針陽極(陽極針)；〔2〕加熱器，〔3〕第一電極；〔4〕引出孔；〔5〕第二電極；〔6〕透鏡；〔7〕光欄；〔8〕偏轉掃描電極；〔9〕支座；〔10〕滑桿；〔11〕錐形絕緣墊；〔12〕調整螺絲；〔13〕外殼；〔14〕頂絲；〔15〕錐形片；〔16〕絕緣墊。

多工作模式液態金屬聚焦離子槍的各技術性能是：

??????離子能量???????????????0.1-20kev

??????離子源總離子流?????????5-120μA

??????角電流強度?????????????60μA/立體角

??????亮度???????????????????10⁶A/cm²·立體角

??????能散度?????????????????＜25ev

??????聚焦束斑???????????????＜50μm