[发明专利]强流金属离子源

摘要

本发明公开了一种可工作于直流和脉冲两种模式的大面积、高能强流金属离子源。其特点是它采用磁场控制阴极弧放电产生直流金属等离子体，金属等离子体经磁镜场输运到离子引出区域，再经过栅极加速后获得高能离子束流；在等离子体输运区域中间加有由螺线管形成的反向磁岛，可以提高输出等离子体的均匀性，同时阻挡大颗粒进入离子引出区域，提高离子束流均匀性和稳定性；离子束流引出和加速方式可采用直流或脉冲模式，以获得纯离子束流或等离子体/离子束流；还可以利用送气管在等离子体产生区域充入工作气体，使之参与等离子体放电，获得金属和气体混合的离子束流。本装置可用于在工件上注入和沉积高质量反应薄膜，离子注入和离子镀膜等。

主权项

一种强流金属离子源，其特征在于：该强流离子金属离子源包括阴极(1)、水冷阴极座(2)、阳极筒(7)、稳弧线圈(5)、聚焦线圈(6)、触发针(4)、触发线包(3)、输运直管(9)、发散线圈(10)、汇聚线圈(14)、绝缘环(8)、引出栅(12)、支座法兰(15)、抑制栅(13)、支座法兰(17)、高压绝缘环(16)、减速电源(20)和加速电源(21)；阳极筒(7)的外壁上开有凹槽，在凹槽内分别缠绕着稳弧线圈(5)和聚焦线圈(6)，在阳极筒(7)的上部设有法兰盖(30)，一个倒置“T”形结构水冷阴极座(2)固定在法兰盖(30)的正中，并处于阳极筒(7)内，圆台形阴极(1)与水冷阴极座(2)下端连接；在水冷阴极座(2)的旁边有一个穿过法兰盖(30)的“L”形触发针(4)，触发针(4)的下端的“针钩”正对着阴极(1)的下端面，触发针(4)的上部在法兰盖(30)的上方包裹着一个触发线包(3)；在阳极筒(7)的下部连接有一个输运直管(9)，输运直管(9)与阳极筒(7)之间由绝缘环(8)隔离开来；在输运直管(9)的上、下两端凹槽内分别密绕发散线圈(10)和汇聚线圈(14)，在输运直管(9)内设有水冷螺线铜管(11)；输运直管(9)下端连接引出栅极支座法兰(15)，引出栅极支座法兰(15)对应着一个结构相似的抑制栅极支座法兰(17)，在引出栅极支座法兰(15)与抑制栅极支座法兰(17)之间设有一个高压绝缘环(16)将它们隔开一定的距离，在引出栅极支座法兰(15)与抑制栅极支座法兰(17)相对的位置上分别设有引出栅极(12)和抑制栅极(13)，抑制栅极支座法兰(17)的另一端通过减速绝缘环(18)连接着一个内径相同的圆环形接地法兰(19)；接地法兰(19)通过一个导线接地；抑制栅极支座法兰(17)与减速电源(20)连接，减速电源(20)的另一端接地；输运直管(9)靠近引出栅极支座法兰(15)的一端通过一根导线依次连接着一个电阻(22)和一个弧放电电源(23)的正极，其阴极通过导线连接着水冷阴极座(2)的上部；阳极筒(7)紧接着绝缘环(8)的一端连着一个高压加速电源(21)，并且该导线同时与弧放电电源(23)的正极连接。