[发明专利]一种防短路功能的离子光学系统及微型离子源

说明书

本发明涉及一种防短路功能的离子光学系统及微型离子源，离子光学系统包括平行相对设置的屏栅和加速栅，并通过绝缘体使所述屏栅和加速栅的外端部支撑连接。为防止屏栅与加速栅之间短路，在所述绝缘体的内端面上设置金属颗粒阻拦凸起部、或者采用三层不等内径的环形绝缘体或者采用导流挡板。采用上述设置的离子光学系统的微型离子源具有较高的绝缘性能，保证了离子源装置的稳定运行。

技术领域

本发明涉及离子源技术领域，尤其涉及一种防短路功能的离子光学系统及微型离子源。

背景技术

目前，微型离子源在材料镀膜和加工中具有广阔的应用前景，微型离子源在电离室内电离工质产生等离子体，并通过离子光学系统直接加速等离子体。参见图1，离子光学系统一般包括屏栅1和加速栅2两个部分，屏栅1和加速栅2为多孔金属平板，通过在屏栅1和加速栅2之间施加1000V左右的电压在加速栅2和电离室内等离子体之间形成高电势降，大部分离子在电场的作用下通过加速栅2加速喷出，少部分离子未能通过加速栅孔而是直接轰击加速栅2，使得加速栅表面的金属以颗粒的形式离开加速栅。由于微型离子源体积小，难以布置复杂的绝缘结构，金属颗粒在屏栅1与加速栅2之间的绝缘体3内壁上沉积，形成一层导电的金属沉积带4，将屏栅1与加速栅2导通，造成短路，导致离子源无法正常工作。

因此，针对以上不足，阻止金属颗粒在绝缘体上沉积，避免屏栅与加速栅之间短路对微型离子源具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供了一种防短路功能的离子光学系统及微型离子源。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种防短路功能的离子光学系统，包括平行相对设置的屏栅和加速栅，并通过绝缘体使所述屏栅和加速栅的外端部支撑连接。在所述绝缘体的内端面上设置金属颗粒阻拦凸起部，所述金属颗粒阻拦凸起部的靠近所述加速栅的侧面上形成金属沉积带。

优选的，所述金属颗粒阻拦凸起部的凸起顶点与所述屏栅上临近的屏栅孔的外缘平齐设置，所述凸起顶点距所述加速栅的距离不大于所述屏栅与加速栅的间距的四分之三。

优选的，所述金属颗粒阻拦凸起部为锥形凸起，所述锥形凸起的上锥面与所述屏栅形成夹角α，所述锥形凸起的下锥面与所述加速栅形成夹角β。

优选的，夹角α与夹角β的设置组合为α＝10°、β＝10°，或α＝10°、β＝15°，或α＝15°、β＝15°。

一种防短路功能的离子光学系统，包括平行相对设置的屏栅和加速栅，并通过绝缘体使所述屏栅和加速栅的外端部支撑连接，所述绝缘体包括三个环形绝缘体，上层环形绝缘体的上表面与所述屏栅抵接，下层环形绝缘体的下表面与所述加速栅抵接，中层环形绝缘体的内径小于上层环形绝缘体和下层环形绝缘体的内径。

优选的，所述中层环形绝缘体的内环面与所述屏栅上临近的屏栅孔的外缘平齐设置。

一种防短路功能的离子光学系统，包括平行相对设置的屏栅和加速栅，并通过绝缘体使所述屏栅和加速栅的外端部支撑连接，在靠近所述绝缘体侧的加速栅上设置导流挡板，所述导流挡板的下端与加速栅的上表面连接，导流挡板的上端远离所述绝缘体倾斜设置，所述导流挡板的上端外缘与邻近的屏栅的屏栅孔的外缘平齐设置，导流挡板的上端外缘距所述加速栅的距离不大于所述屏栅与加速栅的间距的四分之三。

一种栅极绝缘性高的微型离子源，所述微型离子源的离子光学系统采用上述的防短路功能的离子光学系统。

实施本发明的，具有以下有益效果：解决了现有微型离子源绝缘体内壁易出现金属沉积带导致屏栅与加速栅短路的缺点。

附图说明

图1是现有离子源的光学系统示意图；

图2是本发明实施例一的微型离子源的光学系统示意图；