[发明专利]增强磁场型线性离子源

说明书

技术领域

本发明属于等离子体技术和离子束技术领域，具体地说是一种适用于离子束清洗，离子束刻蚀和离子束辅助沉积的增强磁场型线性离子源。

背景技术

阳极层线性离子源在工业上广泛应用于离子刻蚀、离子清洗和离子束辅助沉积等工艺。从阳极层离子源引出的离子轰击基体表面起到清洗、活化和强化材料表面及消除静电的作用。荷能离子与成膜粒子相互碰撞能将部分能量传递给成膜粒子，载能的成膜粒子沉积在基体表面形成致密的膜。这种离子源不需要电子发射器(如灯丝、空心阴极等)，所以尤其适合于放电气体中含有氧、氢以及带有腐蚀性气体的工况，可以避免电子发射器烧毁而使离子源无法正常工作的缺点。阳极层离子源离子束能量范围很宽，并且其结构简单，设计成本低，因此这种离子源已广泛应用于工业镀膜中。通常的阳极层离子源采用的是一路磁钢的磁场结构，在离子引出槽处磁场强度相对较低，在低气压工作时，引出束流密度相对较低。阳极与阴极间距离较小，通常在3mm之内，在恶劣的镀膜环境下，很容易发生阴阳电极短路的问题，造成离子源不能正常使用，另外这种离子源工作气压范围窄，不能稳定工作于高电压小电流和低电压大电流两种工作模式。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种提高引出束流密度和能量、可稳定工作于高电压小电流和低电压大电流两种工作模式、使用寿命长，并在恶劣的镀膜环境下能长时间正常工作的磁场增强型线性离子源。

实现本发明目的的技术方案：一种增强磁场型线性离子源，其中：包括呈长方形且顶部开有长环状贯通沟槽的阴极顶板和长条槽状的阴极外框组成的盒状结构；所述阴极顶板上开有长环状贯通沟槽式环状离子引出开口；所述盒状结构内部纵轴线上置有中央磁钢，平行于所述中央磁钢两侧且位于阴极外框内壁处置有外围磁钢，中央磁钢和外围磁钢之间形成环形放电槽；所述阴极外框的底板上安装有绝缘支柱，所述绝缘支柱将长环状阳极置于所述环形放电槽中，且使阳极位于所述环状离子引出开口下方；阴极外框的底板上还设有气管。

如上所述一种磁场增强型线性离子源，其中：所述阳极上表面与阴极顶板下表面之间的距离在5mm以上。

如上所述一种磁场增强型线性离子源，其中：阴极顶板由阴极顶板内环和阴极顶板外环构成，阴极顶板内环和阴极顶板外环之间为环状离子引出开口；阴极顶板内环开设阴极顶板水冷通道，阴极外框的壁上开设阴极外框水冷通道；所述阳极中间开设阳极水冷通道。

如上所述一种磁场增强型线性离子源，其中：所述绝缘支柱通过螺钉固定在阴极外框的底板上，所述螺钉上设有密封端盖。

如上所述一种磁场增强型线性离子源，其中：所述阳极与阴极之间采用阳极悬浮屏蔽罩结构，阳极悬浮屏蔽罩采用导磁碳钢或不锈钢材料。

如上所述一种磁场增强型线性离子源，其中：所述中央磁钢、外围磁钢面向环形放电槽一侧设有挡板。

如上所述一种磁场增强型线性离子源，其中：在所述阴极外框下方设有进气管、阳极水冷管和阴极水冷管；所述进气管与气管连接，阳极水冷管和阳极水冷通道连接，阴极水冷管和阴极顶板水冷通道、阴极外框水冷通道连接；且进气管、阳极水冷管和阴极水冷管位于密封盒内。

如上所述一种磁场增强型线性离子源，其中：所述阴极顶板外环采用拼接结构。

如上所述一种磁场增强型线性离子源，其中：所述线性离子源的供电电源采用直流电源或脉冲中频电源。

如上所述一种磁场增强型线性离子源，其中：所述中央磁钢和外围磁钢同时采用Nd-Fe-B永磁体材料。