[发明专利]基于热电子放电的复合电子源

说明书

本发明公开了一种基于热电子放电的复合电子源，其包括：热丝电极组件、固定座、空心阴极放电组件、绝缘座、腔体连接组件、磁极，其主要是通过利用热丝电极组件导电受热后发生热丝放电，电子通过在空心阴极组件与热丝固定座形成阴极放电腔，空心阴极孔道及空心阴极组件中的放电筒形成多级级联碰撞放电，同时腔体连接组件外套装磁极可有效增加放电过程中的碰撞次数，使其形成大束流高能电子流；同时复合电子源内可形成三个冷却腔对热丝电极、阴极放电腔、空心阴极组件进行冷却，本发明具有以下优点和效果：本发明通过将空心阴极放电效应与热丝放电相结合，实现均匀稳定的放电且可达到更好的冷却效果，提高复合电子源的长时间高效稳定性。

技术领域

本发明涉及一种电子源，特别涉及一种基于热电子放电的复合电子源。

背景技术

电子源在真空镀膜中具有重要的作用，传统的热放电电子源通常按照其在应用中的不同需求，由钨丝缠绕成不同的形状和发射面积，钨丝在电流加热到较高的条件下会产生大量的热电子，可以用来清洗，刻蚀，辅助镀膜，提高膜层的质量和与基体的结合力。现有技术中，电子源主要包括是利用钨丝大电流产生的热电子，而该种方式产生的电子束流小、放电率低，且不能对电子源起到较好的冷却作用，没有办法使电子源长期均匀且稳定的进行放电。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于热电子放电的复合电子源，该基于热电子放电及空心阴极电子汇聚放电相复合的电子源能达到更好的冷却作用，并能实现均匀稳定的放电。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于热电子放电的复合电子源，包括热丝电极组件、固定座、空心阴极放电组件、绝缘座、腔体连接组件、磁极；其中热丝电极组件包括放电钨丝、钨丝固定套、钨丝座、进水管、接线板、钨丝绝缘座、钨丝座压盖，进水管及钨丝座形成第一冷却腔；固定座内设置有第二冷却腔，热丝电极组件通过带有绝缘套的螺栓将钨丝座压盖、钨丝绝缘座及钨丝座固定在固定座上；空心阴极组件包括空心阴极座、钽管套、放电筒，空心阴极座设置有第三水冷座，空心阴极座固定在固定座上并形成第一放电腔、空心阴极座上设置有若干空心阴极孔道，钽管套套装在孔道上，并形成第二放电腔，放电筒套装在空心阴极座背面，并形成第三放电腔；腔体连接组件包括阴极连接板、法兰环，法兰环为双侧标准法兰接口与法兰套焊接而成，一侧标准法兰接口通过标准法兰接口密封圈固定在阴极连接板上，另一侧标准法兰装配在空心阴极座上；腔体连接组件通过带有绝缘套的螺栓将绝缘座及空心阴极座紧固连接，磁极套装在法兰环上。

通过采用上述技术方案，钨丝加载低电压（直流、交流）大电流、放电腔、空心阴极组件加载负压，钨丝受热并发射电子，电子在第一放电腔内受电场作用，发生级联碰撞，碰撞将产生更多的电子，电子受电场作用进入空心阴极座上的孔道内，空心阴极座上的孔道内电子继续碰撞并出现电子汇聚，将会产生空心阴极放电，空心阴极放电效应可在金属放电板上形成均匀分布的阵列空心阴极放电孔，可提供均匀的电子；从空心阴极孔道中逸出的电子受第三放电腔的电场及磁场的作用，电子将与工作气体发生剧烈的碰撞，碰撞过程中大量的电子产生。热电子受放电腔电场作用，穿过贯穿孔，进入第三放电腔，电子受磁场及电场相互作用，与进气孔进入放电腔室的工艺气体发生碰撞，进一步提升等离子体的浓度，从而实现均匀稳定的放电。

第一冷却腔的设置对电极进行冷却、第二冷却腔的设置对固定座进行冷却，第三冷却腔可对第一放电腔、空心阴极组件冷却，并通过热传导实现第二、第三放电腔的冷却。

进一步设置为：包括设置的三个放电腔，其中空心阴极座及固定座形成第一放电腔，空心阴极座上设置有若干个孔道，孔道上装配有钽管套形成第二放电腔，放电筒装配在空心阴极座上形成第三放电腔；钨丝受热激发的热电子可在第一放电腔内级联碰撞，激发更多的电子进入第二放电腔，钽管套内电子汇聚发生空心阴极放电，并进入第三放电腔，第三放电腔在磁极磁场的影响下进一步发生级联碰撞，产生更多的电子。