[实用新型]一种窄能谱离子束产生装置

说明书

本实用新型涉及一种窄能谱离子束产生装置。该窄能谱离子束产生装置由支架、离子源以及选能器组成，所述离子源可调整竖直方向角度地架设于支架上，在支架上部固定设置有选能器，所述选能器由电磁屏蔽罩和内部固定设置的选能组件构成，所述选能组件由两块永磁铁阵列、矩形磁靴、一对永磁隔绝板和电极组件组成。本窄能谱离子束产生装置由离子源产生宽能谱离子，离子束经选能器进行离子能量选择并最终输出，达到本装置输出的离子能量为0‑500eV可调；最小能带宽在50eV以内。

技术领域

本实用新型涉及离子束发生装置技术领域，具体涉及一种窄能谱离子束产生装置。

背景技术：

在薄膜技术领域，离子束辅助沉积技术（IBAD）是一种将薄膜沉积（主要为物理气相沉积）与离子轰击融为一体的光学表面镀膜技术，通常是在高真空蒸发室中利用离子源所产生的荷能离子束轰击正在进行薄膜沉积的衬底材料，从而获得特定效果的薄膜。该技术已经成为生产高质量薄膜的首选方法，也是目前光学加工行业普遍采用的薄膜沉积方法。

离子源是离子束辅助沉积或离子束刻蚀、溅射沉积的核心部件。现有的离子束发射源（离子源）普遍存在的一个问题是：输出的离子束中的离子并非具有单一能量，而是形成很宽的能带，具有很宽的离子能谱。这是由气体放电的特性决定的，不进行过滤或选择的离子束，必然包含各种能量的离子。根据离子能量的不同，用于离子束辅助镀膜的离子源可以分为两类：低能量离子源和高能量离子源。按照这种分法，霍尔无栅离子源属于低能离子源，而冷阴极离子源属于高能离子源。如前所述，在薄膜生长过程中，高能离子的轰击会影响薄膜的性能；低能量离子可用于膜层致密及改变膜层微观结构和成分等场合。对某些材料而言，在高能量范围，当能量远远超过晶格位移所需的能量时，在许多应用场合是有害的，会导致辐射和溅射的产生。因此对于一些膜料只能用低能离子辅助沉积，而对某些材料则只能用高能离子辅助沉积。用于辅助沉积的离子源和用于刻蚀或溅射的离子源，所不同的仅仅是离子能量和束流强度不同。

用于辅助沉积的离子能量大小严重影响着薄膜的微观结构和性能。过小的离子能量，难以充分发挥离子束辅助的效力，过高的离子能量，产生的热尖峰效应可能使薄膜晶相发生变化。而且，过大的离子能量，也会破坏薄膜的结构，对形成的薄膜产生强烈的溅射作用，以至于薄膜无法生长。实际应用中，为了获得尽可能优良的薄膜，这就要求对轰击离子的能量有一个明确的量值，而不是一个平均的数量。

但是目前光学薄膜行业采用的各种辅助用离子源引出的离子并非具有单一能量，而是覆盖一定的能量范围，形成了很宽的能谱。无论是潘宁型冷阴极离子源，还是考夫曼离子源，各种霍尔离子源，包括目前德国莱宝公司推出的APS 离子源，其输出离子的能量都具有很宽的谱范围，也就是说，单位时间内，从离子源内引出的离子束中包含离子的能量分布范围较宽，这对于制备高品质光学薄膜是不利的。普通离子源发射离子束的能量谱范围在1050-1450eV，能量谱宽度达到400eV以上。霍尔离子源的能量约为60-160eV，而End-Hall离子源在不同工作条件下的离子平均能量为30-120eV。

而目前还没有可用于镀膜机的离子束选能器，因为要获得能带较窄的离子束，就需要较强的电磁场强度，但现有装置要获得强磁场，体积就较大，无法置于常用的镀膜机内（目前应用最多的直径有0.9米、1.3米、1.5米、1.8米等）。

实用新型内容

本实用新型提供一种窄能谱离子束产生装置，以克服现有技术存在的离子能带窄宽的问题。