[发明专利]基于热电子放电的潘宁离子源

说明书

本发明公开了一种基于热电子放电的潘宁离子源，其包括：热丝电极组件、放电腔、绝缘套、阳极筒组件、阴极网、加速极、磁极，其主要是通过利用热丝电极组件导电受热后发生热丝放电，并通过阳极筒、阴极网之间形成潘宁放电，电子在放电腔及阳极筒内受电场及磁场的作用下实现往复式运动，电子的运动行程被极大的拉长，其有效碰撞次数指数性增大，并受加速极的加速向真空腔室内输出大束流粒子流，其中热丝电极组件及放电腔内设置有三个水冷腔，可高效冷却热丝放电过程中产生的热量；本发明具有以下优点和效果：本发明通过将潘宁放电与热丝放电相结合，实现均匀稳定的放电且可具有更好的冷却效果，提高离子源的长时间高效稳定性。

技术领域

本发明涉及一种潘宁离子源，特别涉及一种基于热电子放电的潘宁离子源。

背景技术

离子源是现阶段应用最为广泛的离子辅助沉积、清洗待镀产品的一种气相沉积过程中的通过等离子体放电离华气体的装置。离子源可有效的提高膜层致密度、附着力及膜层的光学性能及机械性能都有很好的提升效果。现阶段常用的离子源主要有潘宁离子源、霍尔离子源、阳极层离子源。

潘宁离子源是以潘宁放电为基础设计的离子源，是通过在环形阳极轴向方向上施加磁场，两个阴极之间电子往返运动，增加气体粒子的离化率，潘宁离子源的原理造成了离子源的结构较为小巧，离华输出能力相对较低，两组阴极及阳极之间距离较小，造成离华过程中，电极绝缘组件等很容易受到污染，严重影响潘宁源的使用寿命。

霍尔离子源是由阳极、阴极、磁场、气体分布组件组成，其中阴极发射电子，轰击进入的气体原子离华形成等离子体，同时提供中和电子，形成电中性的等离子束，等离子体受霍尔电流的加速作用，向出口处加速。霍尔离子源的结构造成部分零部件污染严重，其离子能量较低，并极易受环境影响稳定性较差，同时离华气体气耗大。

阳极层离子源是霍尔离子源的一种，阳极层离子源放电室壁是金属组成额，放电室由阳极及内外阴极组成。阳极层离子源中电子在电磁场作用下，形成环形霍尔电流，增加电子与气体的碰撞几率，提高了离化率，阳极表面附近区域形成的等离子体在电磁场及霍尔电流的共同加速下，从离子源下游引出。阳极层离子源结构简单，不需要电子发射器及栅极，可很好的利用于工业应用中。然而阳极层离子源阳极阴极之间间隙较小，在涂层装置极易污染，影响离子源的绝缘性，同时阴极上存在烧蚀腐蚀，很容易对涂层造成污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于热电子放电的潘宁离子源，该基于热电子放电及潘宁放电相复合的离子源能达到最佳的冷却作用，并能实现均匀稳定的放电。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于热电子放电的潘宁离子源，包括热丝电极组件、放电腔、阳极筒组件、磁极、阴极网、加速极、绝缘座；其中热丝电极组件包括放电钨丝、钨丝固定套、钨丝座、进水管、接线板、钨丝座绝缘座、钨丝座压盖，进水管及钨丝座形成第一冷却腔；放电腔包括固定座及放电座，热丝电极组件通过带有绝缘套的螺栓将钨丝座压盖、钨丝座绝缘座及钨丝座固定在固定座上，固定座与放电座通过螺栓紧固形成放电腔，并可通过带有绝缘座的螺栓与绝缘套及阳极筒组件紧固，固定座设置有第二冷却腔，放电座设置有第三冷却腔；阳极筒组件包括连接板、阳极筒，阳极筒通过ISO标准密封圈与连接板实现真空密封及紧固，连接板通过绝缘座紧固在放电座上，阳极筒上套装磁极，阴极网及加速极套装在阳极筒上的安装孔，阴极网及加速极均包括电极绝缘套、电极、栅网，栅网固定在电极上，电极通过电极绝缘套及带有绝缘套的螺栓紧固在阳极筒的安装孔上。