[实用新型]长寿命金属蒸汽真空弧离子源无效

专利信息
申请号: 91224854.8 申请日: 1991-09-14
公开(公告)号: CN2112891U 公开(公告)日: 1992-08-12
发明(设计)人: 张荟星;张孝吉;周凤生;张胜基;李强;韩主恩 申请(专利权)人: 北京师范大学
主分类号: H01J27/10 分类号: H01J27/10;H05H15/00;H05H5/00
代理公司: 北京师范大学专利事务所 代理人: 华明达
地址: 100875*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 寿命 金属 蒸汽 真空 离子源
【说明书】:

本实用新型涉及一种金属蒸汽真空弧离子源(美国称为MEVVA离子源)。

公知的金属蒸汽真空弧离子源主要由离子形成区和离子引出区两部分组成。离子形成区有彼此绝缘的阴极、阳极和触发电极,离子引出区是一组电透镜。美国专利(United  States  Patent)4714860表明其触发极是一个长金属园棒,围绕着触发极有一个园筒形阴极,它们之间用筒状绝缘套隔离。在触发极和阴极之间加上脉冲高压,引发阴极与阳极间的弧放电,形成等离子体,产生大量离子。离子经过引出区的透镜系统加速,获得能量,形成离子束。由于工作过程中阴极金属不断蒸发,金属蒸汽逐渐淀积在绝缘套上,绝缘电阻不断改变,影响触发起弧的稳定性。此外,由于阴极的消耗会不断改变和破坏合理的触发、起弧条件,引起离子源工作不稳定或根本不能工作。单个阴极寿命一般为2小时,美国专利(United  States  Patent)4785220采用多个阴极,使离子源工作寿命增加几倍,达到十几小时,但这种旋转的阴极结构复杂,对中、定位困难。对比文献《METAL  VAPOR  VACUUM  ARC  ION  SOURCE》I.G.BROWNetal.Rev.Sci.Instrum.57(6),1986,指出上述结构的阴极最多触发次数为30万次。将阴极改为圆柱形,触发极做成圆筒形,使单个阴极最多触发次数提高到70万次。

本实用新型的目的是提供一种工作稳定、寿命较长的阴极和触发极结构,从而大大延长金属蒸汽真空弧离子源的工作寿命。

我们经过理论分析和许多次实验研究,研制出几种金属阴极、触发极和其绝缘套的结构,使淀积到绝缘套上的金属量与由于触发期间导致淀积物再蒸发的量基本平衡,换句话说,绝缘套电阻保持基本稳定的值,保证了触发金属蒸汽真空弧放电和离子源工作的稳定性。最大触发次数提高了一倍,达到150万次。同时研制了几种“推进式阴极”,随着阴极的消耗,人工或自动推进阴极,不断补充阴极材料,在使用单个阴极的情况下,离子源工作寿命延长到16小时以上。

下面是实施例:

图1为金属蒸汽真空弧离子源的一种阴极和触发极部件的结构。阴极2与触发电极4之间为绝缘套3,绝缘套用氮化硼制作,局部表面用石墨进行导电处理,降低了触发电压。绝缘套与阴极的端面相平,触发电极端面比绝缘套低1-2毫米,使金属蒸汽对绝缘套的污染大为减少。阴极长约3厘米,由电机1通过真空密封推动阴极前进,不断补充消耗的阴极材料。5为阳极,6为离子引出电极系统。

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