[发明专利]离子束修形离子源及其启动方法、真空腔室

说明书

本申请涉及一种离子束修形离子源及其启动方法、真空腔室，所述离子源包括：包括设于腔体两侧的阳极和磁场，以及设于腔体前端的栅网；还包括设于腔体后端的中空阴极，以及设置在中空阴极前的电子均匀板；其中，所述中空阴极从腔体后端套入腔体内；所述中空阴极用于向腔体内注入电子束流；所述电子均匀板将所述电子束流均匀分散进入到阳极区域内；所述电子束流中的电子在阳极的电场和磁场的作用下电离，并在所述栅网的电场作用下引出离子束流；采用中空阴极结构为阳极提供离子供体的中空阴极直流源结构，结构轻巧，性能稳定，实现了小束斑、大能量的离子束流输出，并可以控制离子束的能量和停留时间，在离子束修形中具有良好的使用效果。

技术领域

本申请涉及离子源技术领域，特别是一种离子束修形离子源及其启动方法、真空腔室。

背景技术

在光学镀膜领域，有些工件需要修整平面或修正表面形状，因此需要使用离子束修形(IBF)进行处理，离子束修形技术具有精度高、确定性好等优点，应用越来越广泛。

离子束修形是使用离子源发射的离子束，在真空中轰击光学表面，利用轰击时发生的物理溅射效应去除光学元件表面材料，从而达到修正面形误差的目的，离子轰击工件表面的物理溅射过程伴随着复杂的能量传递与交换，并在工件内部引起级联碰撞，当工件表面原子被碰撞并获得足够的能量可以摆脱表面束缚时，脱离工件表面形成溅射原子。

由于离子束修形对离子源的特殊应用，要求离子源本身需要具有发热量低，在真空腔室中可移动的特点，且发射出的离子光斑必须足够小，一般需要5mm，离子能量较高，一般在500～1000eV左右，工作稳定，束流稳定，并且工作时间往往需要几十到几百小时。

目前常用的离子源，在应用于离子束修形时，难以满足离子光斑足够小、离子能量较高以及长时间工作的要求，极大影响了在离子束修形中的使用效果。

发明内容

基于此，有必要针对上述至少一种技术缺陷，提供一种离子束修形离子源，以提升在离子束修形中的使用效果。

一种离子束修形离子源，包括设于腔体两侧的阳极和磁场，以及设于腔体前端的栅网；还包括设于腔体后端的中空阴极，以及设置在中空阴极前的电子均匀板；其中，所述中空阴极从腔体后端套入腔体内；

所述中空阴极用于向腔体内注入电子束流；

所述电子均匀板将所述电子束流均匀分散进入到阳极区域内；

所述电子束流中的电子在阳极的电场和磁场的作用下电离，并在所述栅网的电场作用下引出离子束流。

在一个实施例中，所述的离子束修形离子源，还包括：控制器，以及分别连接所述控制器的栅网供电模块、阳极供电模块、启动供电模块和维持供电模块；

所述栅网供电模块用于向栅网提供电源，所述阳极供电模块用于向阳极提供电压，所述启动供电模块用于在启动中空阴极过程中提供启动电源，所述维持供电模块用于向中空阴极提供维持工作状态的维持电源；

所述控制器用于分别对栅网供电模块、阳极供电模块、启动供电模块和维持供电模块进行控制和管理。

在一个实施例中，所述的离子束修形离子源，还包括：设于栅网外侧的外置中和器，用于向所述离子束流提供中和电子。

在一个实施例中，所述的离子束修形离子源，还包括金属外壳；其中，所述中空阴极内置在所述金属外壳内，所述中空阴极的供气管道通过气体绝缘件连接到金属外壳外部。

在一个实施例中，所述的离子束修形离子源，还包括水冷外壳；其中，所述腔体内置在水冷外壳内，水冷外壳的水路用于对所述阳极进行冷却散热。

上述离子束修形离子源，采用中空阴极结构为阳极提供离子供体的中空阴极直流源结构，结构轻巧，性能稳定，实现了小束斑、大能量的离子束流输出，并可以控制离子束的能量和停留时间，在离子束修形中具有良好的使用效果。