[发明专利]一种阵列孔空心阴极放电离子源

权利要求书

1.一种阵列孔空心阴极放电离子源，其特征为：其包括基座、阳极栅网、磁体、绝缘组件、进气座、阵列孔板，其中进气座及阵列孔板为同电位的放电组件，阵列孔板通过螺栓固定在进气座上，绝缘组件将放电组件与基座之间以及阳极栅网与基座之间形成电位绝缘；其中基座可通过螺栓及绝缘垫装配固定在真空腔室上实现真空密封及基座的电位悬浮，基座为焊接结构件，内含冷却水道，可对基座进行冷却；磁体套装在基座上，可在基座上滑动；进气座为焊接结构件，内含冷却水道，其通过螺栓固定在基座上，并通过绝缘套实现电位悬浮，阵列孔板为金属放电板，其上机械加工有阵列贯穿孔，阵列贯穿孔线径较小，可在一定真空度下产生空心阴极放电；多个阳极栅网装配在基座上，并通过绝缘密封垫实现真空密封及电位悬浮；

放电组件在一定真空度时会产生辉光放电，放电过程中贯通孔会产生空心阴极效应电子汇聚，电子在阵列孔板电场及阳极电场及磁体的作用下向基座出口处螺旋运动，运动过程中与工艺气体发生碰撞，电子运动过程中被阳极栅网吸收，同时等离子体中的阳离子被阳极栅网加速，从而向基座出口处射出大量高能离子。

2.根据权利要求1所述的阵列孔空心阴极放电离子源，其特征在于：该磁体在外筒体内所形成的磁场为平行于外筒体内腔轴线的轴向磁场、平行于外筒体内腔壁的环切闭合磁场、平行于外筒体内腔截面的旋转平行磁场中一种或多种组合。

3.根据权利要求2所述的阵列孔空心阴极放电离子源，其特征在于：所述的磁体形成的磁场还包括平行于外筒体内腔截面的旋转平行磁场，外磁体由多磁极铁芯骨架及漆包线绕组线圈组成，漆包线绕组线圈采用聚氨酯漆包铜线或者铝线绕制，按二极磁场规律连接成对称的三相绕制；绕组的连接方式有单层、双层或 单双层混合，绕组端部的接线方式采用叠式或者波式，绕组的端部形状采用链式、 交叉式、同心式或叠式；绕组采用相位差为120°的三相变频正弦交流电源激励，电流频率和电压单独调节，通过电压调节二极横向旋转磁场的强度，通过电流频率调节二极横向旋转磁场的旋转速度。

4.根据权利要求1所述的阵列孔空心阴极放电离子源，其特征在于：所述的基座为焊接结构件，其为圆筒形及方形筒中的一种，筒内有水冷水道，可实现对基座的冷却；所述的进气座为焊接结构件，其为圆筒形及方形筒中的一种，筒内有水冷水道，可对进气座进行冷却；所述的阵列孔板为圆形及方形板中的一种，所述进气座与阵列孔板通过螺栓装配可形成进气腔，进气腔内壁放置绝缘盖，可对进气座内表面进行电位屏蔽，进气腔内可放置对工艺气体起到均匀进气的绝缘阻隔条，从而实现工艺气体均匀性及稳定性。

5.根据权利要求1所述的阵列孔空心阴极放电离子源，其特征在于：所述的绝缘组件材料为聚四氟乙烯、陶瓷、云母、尼龙、聚苯酯中的一种及多种；绝缘组件包括对基座与放电组件电位绝缘的绝缘套及绝缘环、屏蔽进气座内壁的绝缘盖、对阳极进行绝缘的绝缘密封垫、悬浮基座的绝缘垫以及对螺栓进行电位悬浮的绝缘垫。

6.根据权利要求1所述的阵列孔空心阴极放电离子源，其特征在于：所述的基座为不锈钢焊接结构件，为实现良好的导电性，对其进行电镀处理，基座上可外接电极接线柱。

7.根据权利要求1所述的阵列孔空心阴极放电离子源，其特征在于：所述的阳极栅网为带有大量间隙的金属网、带有大量孔的金属板及环形金属丝网中的一张，多个阳极栅网为错位排布，可实现对电子充分的吸收。

8.根据权利要求1所述的阵列孔空心阴极放电离子源，其特征在于：所述空心阴极效应孔的孔径为0.5-10mm，孔间距为3-30mm。