[发明专利]射频阴极中和器

说明书

本申请涉及一种射频阴极中和器，包括：电离腔室，靶材，维持极，发射极，以及磁铁组件；靶材通过第一绝缘部件设置在电离腔室底部，维持极和发射极设于电离腔室顶部，靶材连接射频电源，磁铁组件向电离腔室提供磁场；在工作中，向电离腔室通入工作气体，利用磁铁组件产生的磁场和射频电源输出的射频电磁波对工作气体进行电离产生等离子体；维持极和发射极用于分离等离子体中的正离子和负电子，并将负电子输出；该技术方案，使用了电容性射频驱动的方式驱动中和器，射频负载面对地直流绝缘，对地等效为电容，具有更高匹配效率，设备结构更加简单；而且通过引入磁场和射频电共同作用，使得等离子体更加活泼，也提高了电离效率。

技术领域

本申请涉及离子源设备技术领域，特别是一种射频阴极中和器。

背景技术

离子源是一门用途广，类型多、涉及科学多、工艺技术性强、发展十分迅速的应用科学技术。离子源是一个输出正离子束的装置，空间中积累的正电荷如果不及时中和消除，会导致空间打火情况，严重影响产品使用效果。所以需要中和器和离子源配合使用，而中和器好坏直接影响离子源的工作效果。

常见的中和器包括灯丝型中和器、等离子桥中和器、中空阴极中和器和射频中和器。灯丝型中和器通过加热灯丝产生电子，结构简单，但是工作时间短，不能工作在活泼气体环境；等离子桥中和器通过热灯丝电离惰性气体，产生电子，工作时间能到几十小时；中空阴极中和器通过中空阴极管，通过高压触发，产生电子，工作时间能到几十到几百小时；射频中和器通过射频方式电离气体，再通过电场分离出电子来，实现电子输出，工作时间不受耗材限制，一般到1000小时以上。

射频中和器由于其稳定的特性和适合使用在2A以下的中和环境中使用，是目前使用效果较好的中和器；参考图1，图1是传统射频中和器的结构示意图，主要包括外壳、气体隔离组件、射频线圈以及维持片等结构组成。

但是传统射频中和器也存在明显的技术缺陷，启动时需要通过多次匹配网络的匹配工作才能实现，匹配过程需要不断调节，导致启动难度大；另外对环境要求高，细小环境变化就会导致启动失败；而且结构复杂、维护困难。

发明内容

基于此，有必要针对上述启动难度大、结构复杂和维护困难之一的技术缺陷，提供一种射频阴极中和器。

一种射频阴极中和器，包括：电离腔室，靶材，维持极，发射极，以及磁铁组件；

所述靶材通过第一绝缘部件设置在所述电离腔室底部，所述维持极和发射极设于电离腔室顶部，所述靶材连接射频电源，所述磁铁组件向电离腔室提供磁场；

在工作中，向所述电离腔室通入工作气体，利用磁铁组件产生的磁场和射频电源输出的射频电磁波对工作气体进行电离产生等离子体；

所述维持极和发射极用于分离等离子体中的正离子和负电子，并将负电子输出。

在一个实施例中，所述发射极的中心位置开设有电子输出口，所述维持极的中心位置开设有电子输出口；所述维持极置于所述发射极顶部的一定距离位置处。

在一个实施例中，所述维持极连接维持电源，所述发射极连接发射电源；

其中，所述维持电源的正极端连接维持极，负极端连接发射极；所述发射电源的负极端连接发射极，正极端接地。

在一个实施例中，所述等离子体在维持极和发射极之间的电场持续作用下正负电荷分离；其中，正离子被发射极吸收，负电子被维持极吸收；

所述负电子在发射极的电场作用下脱离中和器，通过所述电子输出口向真空空间输出电子。

在一个实施例中，所述射频电源通过射频匹配网络连接所述靶材；其中，所述射频匹配网络为Π型或者T型匹配网络。

在一个实施例中所述的射频阴极中和器还包括连接所述电离腔室的供气管道；所述供气管道上还连接气体绝缘部件；