[发明专利]磁铁底座、霍尔离子源以及磁铁热保护装置

说明书

本申请涉及一种磁铁底座，包括一水冷外罩；该水冷外罩两端分别设有上密封环和下密封环；所述上密封环用于连接在霍尔离子源的上盖板，所述下密封环用于连接霍尔离子源的底板；所述水冷外罩内部为中空设计，所述水冷外罩内部的空间内用于安装磁铁；所述水冷外罩在安装磁铁的空间周围布置有水路进行包裹；所述水冷外罩还设有所述水路的进水口和出水口；所述水冷外罩用于隔离外部热辐射传递到内部的磁铁上，并且通过所述水路对所述磁铁进行水冷散热。该方案减少了外部环境热辐射对磁铁的影响，防止了由于热辐射导致磁铁的磁性衰减的风险。另外，本申请还提供了一种霍尔离子源以及磁铁热保护装置，使得阳极的冷却结构更加简单，维护更加方便。

技术领域

本申请涉及离子源技术领域，具体而言，本申请涉及一种磁铁底座、霍尔离子源以及磁铁热保护装置。

背景技术

离子源是一门用途广，类型多、涉及科学多、工艺技术性强、发展十分迅速的应用科学技术。而霍尔离子源作为一种十分常用、简单耐用的离子源类型，多应用于薄膜沉积领域，作为沉积辅助部件，提高薄膜物理特性。

参考图1所示，传统的霍尔离子源基本原理是：通过永磁体产生霍尔效应的磁场，阳极在一个强轴向磁场的协作下将工艺气体等离子化，等离子化后的气体通过阳极的加速，将气体离子分离并形成离子束。由于轴向磁场的作用太强，霍尔离子源离子束需要补充电子以中和离子流。如图示，常见的中和源就是钨丝(阴极)。

霍尔离子源的离子电流与气体流量几乎成比例，可获得较大离子电流，强磁场一般使用永磁体。但传统的霍尔离子源使用热灯丝阴极，发热量大，霍尔离子源的阳极电流较大，阳极本身发热量也很大，同时高温加工构件时，外部环境也很大，参考图2所示，图中所示虚线箭头为分别来源于外部环境热辐射、阳极和阴极辐射的热量对磁铁的影响。由于永磁体在高温下会失去磁性，而高温的加工工艺、外部环境温度、阳极和阴极辐射的热量等大量传导到磁铁，容易导致磁铁高温而失去磁性。

发明内容

本申请的目的旨在解决上述的技术缺陷之一，特别是大量热量传导到磁铁，容易导致磁铁高温而失去磁性的问题。

为了实现上述目的，本申请提供以下技术方案：

一种磁铁底座，包括一水冷外罩；该水冷外罩两端分别设有上密封环和下密封环；

所述上密封环用于连接在霍尔离子源的上盖板，所述下密封环用于连接霍尔离子源的底板；

所述水冷外罩内部为中空设计，所述水冷外罩内部的空间内用于安装磁铁；所述水冷外罩在安装磁铁的空间周围布置有水路进行包裹；所述水冷外罩还设有所述水路的进水口和出水口；

所述水冷外罩用于隔离外部热辐射传递到内部的磁铁上，并且通过所述水路对所述磁铁进行水冷散热。

在一个实施例中，所述上密封环和下密封环上均设有螺丝孔，分别通过螺丝固定在霍尔离子源的上盖板和底板上。

在一个实施例中，所述水冷外罩及其上密封环和下密封环为圆形结构，其截面为“工”字型。

在一个实施例中，所述上密封环和下密封环上设有气体管道通孔，用于贯穿安装气体管道。

上述磁铁底座，将磁铁处于水冷环境中，得到了完美保护，同时将磁铁与外界热源隔离，减少了外部环境热辐射对磁铁的影响，防止了由于热辐射导致磁铁的磁性衰减的风险。

一种霍尔离子源，包括磁铁，阳极，阴极，磁铁以及导磁块以及上述的磁铁底座；

所述上密封环连接在霍尔离子源的上盖板上，所述下密封环连接在霍尔离子源的底板上；

所述磁铁安装在磁铁底座的水冷外罩内部的空间内，所述导磁块安装在磁铁与阳极之间；所述阳极贴合安装于上盖板上；