[发明专利]微波微等离子体电子源

权利要求书

1.微波微等离子体电子源，依次包括等离子体腔室(5)、电子加速透镜(12)、电子聚焦透镜(11)、能量过滤器(9)和检测器(8)，其特征在于：

所述微等离子体电子源为硅-玻璃双层结构，下层为硅基底，上层为玻璃；所述等离子体腔室(5)、电子加速透镜(12)、电子聚焦透镜(11)、能量过滤器(9)和检测器(8)在硅基底上通过深硅刻蚀工艺形成，再与玻璃键合形成所述微等离子体电子源。

2.根据权利要求1所述微波微等离子体电子源，其特征在于，所述等离子体腔室(5)的侧壁上设置电子引出口(13)，所述电子引出口(13)后依次为电子加速透镜(12)、电子聚焦透镜(11)、能量过滤器(9)和检测器(8)；

在所述等离子体腔室(5)的侧壁上，与所述电子引出口(13)垂直相向的两个方向分别设置气体进样通道(3)和电打火电极(14)；

在所述等离子体腔室(5)的侧壁上，与所述电子引出口(13)相对的方向设置微波功率输入电极的引入口(16)。

3.根据权利要求2所述微波微等离子体电子源，其特征在于，在所述气体进样通道(3)的上方玻璃上设置进气口(4)，在对应所述进气口位置的玻璃上粘一进气法兰，氩气通过法兰进入所述等离子体腔室(5)。

4.根据权利要求2所述微波微等离子体电子源，其特征在于，所述电打火电极(14)上焊接银丝，在等离子体激发前，打开信号源及放大器，同时用高压陶瓷装置给银丝一个瞬时高电压激励，等离子体产生。

5.根据权利要求1所述微波微等离子体电子源，其特征在于，在所述等离子体腔室(5)内设置并联三开路支节的微带谐振器结构(17)，所述并联三开路支节的微带谐振器结构(10)的尾部与SMA接头连接，通过SMA接头和所述谐振器将微波信号耦合到等离子体腔室中，进而电离氩气，形成微等离子体。

6.根据权利要求5所述微波微等离子体电子源，其特征在于，所述并联三开路支节的微带谐振器结构(17)的三开路支节匹配结构(2)通过在玻璃上溅射金属层而形成，与周围硅结构分离的硅盖住所述并联三开路支节的微带谐振器结构(17)的三开路支节匹配结构(2)，在所述硅盖与金属层之间有二氧化硅层作为绝缘层。

7.根据权利要求1所述微波微等离子体电子源，其特征在于，所述等离子体腔室(5)为一圆柱腔体。

8.根据权利要求1所述微波微等离子体电子源，其特征在于，由工作在微波频率2.4-2.5GHz的信号源及放大器供给1W的功率，通过SMA接头耦合到电子源；SMA接头连接一个并联三开路支节的微带谐振器结构，使SMA接头处反射系数达到0.2～0.3，该谐振器将微波信号耦合到等离子体腔室中，进而电离氩气，形成微等离子体。

9.根据权利要求1或2所述微波微等离子体电子源，其特征在于，所述深硅刻蚀的深度为200μm；所述电子引出口的宽度为450μm，电子加速、聚焦透镜的出口宽度均为500μm，电子加速聚焦透镜组与电子引出口的距离为500μm，透镜组之间的间距为1000μm，透镜组距离能量过滤器为1000μm，能量过滤器通道宽度为500μm，长度为4710μm，距法拉第筒为1000μm；通过调节电子加速、聚焦透镜及电子能量过滤器上所施加电压的值，可得到不同电子能量的电子流。

10.根据权利要求1所述微波微等离子体电子源，其特征在于，所述微波微等离子体电子源采用微电子机械系统加工技术实现，集成等离子体腔室、引出聚焦透镜组、能量过滤器、检测器在一片硅基底上。