[发明专利]一种微型溅射离子泵等离子体诊断装置及诊断方法

说明书

本发明公开了一种微型溅射离子泵等离子体诊断装置。本发明通过设置一个密闭空间，引用朗缪尔探针，配合采用固定流导法，实现了对微型溅射离子泵正常工作时的内部空间电子温度和电子数密度进行检测。同时，利用电机、丝杠、滑块、朗缪尔探针之间的配合，实现了朗缪尔探针在容纳泵腔体内上下移动，进而实现了测量泵内部不同位置的电子温度和电子数密度。此外，通过引入气体微流量计，实现对容纳泵腔体及测试罩内部的压力调节，实现获得不同压力下的电子温度和电子数密度。

技术领域

本发明涉及一种微型溅射离子泵等离子体诊断装置及诊断方法，属于真空测量前沿技术领域。

背景技术

随着科技的发展，溅射离子泵的应用在航天产品、电子器件、科学仪器领域应用越来越广泛，并朝着小型化微型化的方向发展。如质谱计、原子钟及高精度静电悬浮加速度计中均需微型溅射离子泵提供高真空来维持工作。这也对微型建设离子泵的设计和研究提出了更严格的要求。而微型溅射离子泵结构很小也增加了测量的难度。

溅射离子泵的优点是结构简单、操作维护容易、无油污染、高真空时耗电量小及便于安装。微型溅射离子泵的结构是单个阳极桶，配合阴极板，两端放置永磁体，工作时阳极筒加高压，正常工作时内部气体电离就形成了等离子体。

等离子体诊断方法分为接触法和非接触法两大类。接触法包括郎缪尔探针法、阻抗测量法等，一般用来对大范围、均匀分布等离子体参数进行诊断；非接触法有微波透射法、光谱法、激光诊断法、质谱法、顺磁共振法、电荷收集器法、Thomso散射法等，一般用来对小范围或非均匀等离子体进行精确诊断。

目前已经展开了很多对微型溅射离子泵的研究与抽速测量工作，但对其内部等离子体真正的分布与变化尚未有一个准确的测量结果，微型溅射离子泵结构很小也增加了测量的难度，而该测量对微型溅射离子泵结构与性能的改进是有帮助的。因此有必要设计一种可以准确测量微型溅射离子泵内部等离子体的分布与变化的装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供了一种微型溅射离子泵等离子体诊断装置及诊断方法。可以通过朗缪尔探针对微型溅射离子泵正常工作时的内部空间电子电流与离子电流进行检测。朗缪尔探针可前后上下移动，测量泵内部不同位置的电子电流与离子电流。通过流量计改变测试罩内压力，测量不同工作状态下微型溅射离子泵的电子电流与离子电流。

一种微型溅射离子泵等离子体诊断装置，包括：角阀、分子泵、机械泵、等离子体诊断器和容纳泵腔体；

其中，角阀的一端顺次连接分子泵和机械泵，角阀的另一端与容纳泵腔体连接；容纳泵腔体上设有磁悬浮转子计和第一阀门；第一阀门通过供气管路与气体微流量计连接；容纳泵腔体与等离子体诊断器中的法兰盖的底部固定；

等离子体诊断器包括电机、上部支架、滑块、光杆、底部支架、法兰盖和朗缪尔探针；其中，法兰盖通过螺栓与容纳泵腔体固定连接，法兰盖上均匀分布多根接线柱，微型溅射离子泵通过接线柱悬挂在容纳泵腔体中，并得到供电；底部支架为轴心带通孔的圆柱体结构，且部分圆柱体穿过法兰盖上设置的通孔，处于容纳泵腔体内；底部支架未处于容纳泵腔体内圆柱体的端面向外侧延伸形成平台；光杆为两个L型光滑圆柱杆，光杆长边的端部与所述底部支架的平台固定，短边的端部与位于法兰盖上方的电机固定；电机底部接有丝杠，丝杠与上部支架通过螺纹连接；上部支架与滑块固定，滑块卡在光杆上；波纹管的一端与滑块连接，另一端与底部支架密封连接；朗缪尔探针的一端固定在滑块的底部，另一端通过波纹管、底部支架通孔伸入微型溅射离子泵侧边空隙中。

较佳地，还包括测试罩，测试罩位于角阀和容纳泵腔体之间，且与角阀和容纳泵腔体连通；容纳泵腔体上的磁悬浮转子计、第一阀门和第二阀门均设在测试罩上。

较佳地，所述测试罩上还设有第二阀门，第二阀门与电离真空计连接，用于测量测试罩内压力。

较佳地，所述容纳泵腔体上还设有第二阀门，第二阀门与电离真空计连接，用于测量容纳泵腔体内压力。