[发明专利]离子源和等离子体处理设备

说明书

本发明提供一种离子源和等离子体处理设备，离子源包括反应腔，包含一环形腔体，环形腔体上设置有进气管和出气管，环形腔体内壁的径向截面为圆形，进气管内壁和出气管内壁的径向截面均为椭圆形，且三者内壁光滑过渡。环形腔体上环绕有环形磁芯，环形磁芯连接射频电源。本发明离子源消除了腔体内壁棱角，为等离子体提供了一光滑无棱角的环形生成回路，能最大限度保证等离子体回路顺畅，减少不必要碰撞消损和热传导，增了加等离子体效益时间；且降低了反应腔各部分的降低了热通量，减少了效能损耗。

技术领域

本发明涉及离子源技术领域，具体而言，涉及一种离子源和等离子体处理设备。

背景技术

离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。它是各种类型的离子加速器、质谱仪、电磁同位素分离器、离子注入机、离子束刻蚀装置、离子推进器以及受控聚变装置中的中性束注入器等设备的不可缺少的部件。

离子源中必不可少的反应腔用于给等离子体提供生成空间。目前有反应腔采用环形设计，参考图1，环形磁芯绕设在环形反应腔上，以形成环形回路。然而，环形反应腔内棱角过多，气体运行时会经过很多的碰撞，容易造成效能损耗，而且环面温度过高，效能损耗也过高。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离子源和等离子体处理设备，解决了现有离子源生成等离子体时效能损耗过高的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种离子源，包括：

反应腔，包含一环形腔体，所述环形腔体上设置有进气管和出气管，所述进气管和出气管均与所述环形腔体相通；所述环形腔体内壁的径向截面为圆形，所述进气管内壁和所述出气管内壁的径向截面均为椭圆形，且所述进气管和出气管的内壁与所述环形腔体的内壁光滑过渡；

环形磁芯，环绕于所述环形腔体上；

射频电源，与所述环形磁芯电连接。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述进气管或出气管内壁的椭圆形长轴的长度小于或等于所述环形腔体的圆形内径的1.3倍，短轴的长度大于或等于所述环形腔体的圆形内径的0.8倍。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述进气管、出气管和环形腔体为一体成型结构。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述反应腔内壁具有导热层。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述导热层包括紫外光固化涂层。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述离子源还包括：导热板，包覆于所述反应腔外壁。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述导热板外壁具有耐高温层。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述离子源还包括：冷却板，包覆于所述导热板外壁。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述冷却板包括相互绝缘的第一冷却板和第二冷却板，所述第一冷却板和第二冷却板分别连接至所述电源的两极。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述第一冷却板和第二冷却板之间通过绝缘材料连接为一体。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述绝缘材料为陶瓷。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述射频电源为脉冲频率调制的射频电源。

在本发明的一种示例性实施方式中，所述射频电源包括并联式谐振电容器。

根据本发明的一个方面，提供一种等离子体处理设备，包括：以上任一项所述的离子源。