[发明专利]一种基于等离子体发光强度检测的射频离子源保护装置

权利要求书

1.一种射频离子源保护装置，其特征在于，包括光纤准直镜、光纤过真空法兰、光纤适配器、第一石英光纤、光强比较器和联锁保护电路；所述光纤过真空法兰由穿过真空法兰的第二石英光纤构成，所述真空法兰用于使射频离子源放电腔实现真空密封；所述光纤准直镜固定在所述第二石英光纤的一端，用于收集射频离子源放电腔内的等离子体发光，所述第二石英光纤的另一端通过所述光纤适配器连接所述第一石英光纤的一端，所述第一石英光纤的另一端依次连接所述光强比较器和所述联锁保护电路；所述光强比较器用于根据所述光纤准直镜收集的光信号，判断等离子体的激发程度是否达到离子源稳态运行阶段的要求，所述联锁保护电路用于在离子源激发设定的时长后，等离子体的激发程度仍未达到离子源稳态运行阶段的要求时，切断射频功率源的主供电。

2.如权利要求1所述的射频离子源保护装置，其特征在于，所述光强比较器包括依次连接的光电转换元件、滤波放大电路和电压比较电路；所述光电转换元件用于将所述光纤准直镜收集的光信号转换为电信号，所述滤波放大电路用于将电信号进行滤波并放大，得到与射频离子源放电腔内的等离子体发光强度对应的模拟电压信号，所述电压比较电路用于将模拟电压信号与设定的电压阈值比较，在模拟电压信号低于设定的电压阈值时，判定等离子体的激发程度未达到离子源稳态运行阶段的要求。

3.如权利要求1所述的射频离子源保护装置，其特征在于，所述光强比较器为光谱仪；所述光谱仪用于接收所述光纤准直镜收集的光信号，由此得到发射光谱谱线，并将谱线的幅值与设定阈值比较，在谱线的幅值低于设定阈值时，判定等离子体的激发程度未达到离子源稳态运行阶段的要求。

4.如权利要求1至3中任一项所述的射频离子源保护装置，其特征在于，在等离子体的激发程度达到离子源稳态运行阶段的要求时，所述光强比较器输出低电平；在等离子体的激发程度未达到离子源稳态运行阶段的要求时，所述光强比较器输出高电平。

5.如权利要求4所述的射频离子源保护装置，其特征在于，所述联锁保护电路包括第一与门、三极管、续流二极管和继电器；所述光强比较器的输出端通过电阻R3连接所述第一与门的一个输入端，所述第一与门的另一个输入端用于输入激发过程结束信号，该信号初始为低电平，在离子源激发设定的时长后跳至高电平，所述第一与门的输出端通过电阻R4连接所述三极管的基极，所述三极管的基极和发射极间通过电阻R5连接，所述三极管的集电极连接所述继电器的线圈，所述续流二极管与所述继电器的线圈并联。

6.如权利要求5所述的射频离子源保护装置，其特征在于，该保护装置还包括控制器，所述联锁保护电路还包括第二与门；所述第二与门的两个输入端分别连接所述第一与门的两个输入端，所述第二与门的输出端连接所述控制器；所述控制器用于在离子源激发设定的时长后，等离子体的激发程度仍未达到离子源稳态运行阶段的要求时，关闭供气和直流引出高压系统。

7.如权利要求6所述的射频离子源保护装置，其特征在于，所述控制器还用于输出所述激发过程结束信号。