CN101401185B - 具有可拆卸的阳极组件的离子源 - Google Patents

Abstract

一种具有可拆卸的阳极组件(1550)的离子源(1500)，该阳极组件可与底部组件(1552)分开，以允许容易地维修阳极组件(1550)的消耗构件。这些消耗件易于拆卸及替换并可以包括气体分配器(1510)、热控制板(1508)、阳极(1512)、以及介于其他构件(1516、1518、1520)之间的一个或多个传热片(1516、1518、1520)。磁极片(1514)及阴极(1540)也可以是阳极组件(1550)的一部分。阳极组件(1550)可以通过磁极片(1514)连接至底部组件(1552)。热控制板(1508)可以具有用于使工作气体从热控制板(1508)的一侧流向另一侧的的口(1598)。热控制板(1508)上的接合表面(1521)可以具有凹口图案，以允许工作气体散布到气体分配器(1510)下面。气体分配器(1510)可以通过多个固定螺钉(1542)安装至阳极组件(1550)中的热控制板(1508)。气体分配器(1510)可以是在一表面中具有沉孔(1548)的圆盘状，以使固定螺钉(1542)的螺母(1544)凹入。可替代地，气体分配器(1510)可以通过离子源(1500)的其他结构或构件夹紧或保持在适当位置。阳极组件(1550)内的消耗构件之间可以插入有传热片(1516、1518、1520)。传热片(1516、1518、1520)可以是导热的且是电绝缘的或导电的。

Description

具有可拆卸的阳极组件的离子源

相关申请

本申请按照U.S.C§119(e)要求提交于2006年1月13日、题为“Ion Source with Removable Anode Section”的第60/759,089号美国临时申请的优先权，其内容全部结合于此以供参考。本申请还要求提交于2007年1月12日的题为“Ion source with removable anodeassembly”的美国专利申请、提交于2007年1月12日的题为“Thermalcontrol plate for ion source”的美国专利申请、提交于2007年1月12日的题为“Gas distributor for ion source”的美国专利申请、以及提交于2007年1月12日的题为“Thermal transfer sheet for ionsource”的美国专利申请的优先权，其内容全部结合于此以供参考。本申请还涉及提交于2004年2月23日的题为“Water-cooled IonSource”的第60/547,270号美国临时申请、提交于2005年2月18日的题为“Fluid-cooled Ion Source”的第11/061,254号美国专利申请、以及提交于2005年2月22日的题为“Fluid-cooled Ion Source”的第PCT/US2005/005537号专利合作条约申请，其内容全部结合于此以供参考。

技术领域

本发明总体上涉及离子源及其构件。

背景技术

离子源在操作过程中产生大量的热。该热是工作气体电离的产物，这导致离子源中的高温等离子体。为了使工作气体电离，构造磁路以在离子源的电离区中形成磁场。该磁场与电离区中的强电场(其中存在工作气体)互相作用。该电场建立在发射电子的阴极与带正电荷的阳极之间，并且该磁路采用磁体及由导磁材料制成的磁极片来建立。离子源的侧面及底部是磁路的其他构件。在操作时，等离子体的离子在电离区中产生并随后通过感应电场加速离开电离区。

然而，磁体是热敏构件，尤其是在典型离子源的操作温度范围内。例如，在典型的仅通过热辐射冷却的end-Hall离子源中，放电功率通常限于约1000瓦特、且离子电流通常限于约1.0安培，以防止热损害，尤其是对磁体的热损害。为了达到更高的放电功率且因此达到更高的离子电流，已研发出直接阳极冷却系统，以减少到达离子源的磁体及其他构件的热量。例如，借助于穿过中空阳极泵送冷却剂来吸收电离过程的过多热量，可以实现放电功率高达3000瓦特且离子电流高达3.0安培。主动地冷却阳极的可替代方法已受到在真空中的不同构件之间传递热量的传统困难的阻碍。

离子源中还存在需要定期维护的构件。具体地，工作气体通过其流入到电离区内的气体分配器在操作过程中会腐蚀或者随着时间劣化。同样，阳极在开始覆盖有绝缘工艺材料时必须被清洗，并且绝缘体在开始覆盖有导电材料时也必须被清洗。这样，某些特定的离子源构件被定期地替换或维修以维持离子源的容许操作。

遗憾地，现有的用于冷却离子源的方法需要通向中空阳极并穿过中空阳极泵送冷却剂的冷却剂管道。这些构造对建立并维持离子源存在障碍，包括需要对冷却剂管道电绝缘、存在通过冷却剂从阳极到地面的电短路的风险、冷却剂管道电绝缘体的劣化及所需的维护，以及必须拆卸冷却剂管道以接近可用构件(诸如气体分配器、阳极、及各种绝缘体)的明显不便。

发明内容

一种具有可拆卸的阳极组件的离子源，该阳极组件可与底部(base)组分开以允许容易地维修该阳极组件的消耗(consumable)构件。这些消耗构件可以包括气体分配器、热控制板、阳极、以及介于其他构件之间的一个或多个传热片。磁极片(pole piece)及阴极也可以是该阳极组件的一部分。该阳极组件可以通过磁磁极片连接至底部组件。

在一种实施方式中，提供了一种用于离子源的可拆卸的阳极组件，以连接至该离子源的底部组件。该阳极组件可以包括磁极片、热控制板、气体分配器、及阳极。磁极片可以可拆卸地连接至底部组件。气体分配器可以可拆卸地连接至热控制板。阳极也可以可拆卸地连接至热控制板及磁极片。阳极还可以与磁极片电绝缘。当将磁极片从底部组件移除时，磁极片、热控制板、气体分配器、及阳极可作为一个整体组件与离子源分开。

在另一种实施方式中，提供了一种用于离子源的可拆卸的阳极组件，以连接至该离子源的底部组件。该阳极组件可以主要包括磁极片、热控制板、气体分配器、及阳极。气体分配器可以可拆卸地连接至热控制板。磁极片可以限定出四个内孔及四个外孔。热控制板可以限定出四个外孔。阳极可以限定出设置在磁极片与热控制板之间的四个通孔。在气体分配器与热控制板之间可以设置有第一传热片。在阳极与热控制板之间可以设置有第二传热片。在热控制板与底部组件之间可以设置有第三传热片。四个内螺钉可以适于穿过阳极中的四个通孔、磁极片中的四个内孔、以及热控制板中的四个外孔，以将阳极可拆卸地连接至磁极片及热控制板。四个外螺钉可以适于穿过磁极片中的四个外孔，以将磁极片可拆卸地连接至底部组件。当将这四个外螺钉从与底部组件的连接中移除时，磁极片、热控制板、气体分配器、及阳极可作为一个整体组件与离子源分开。

公开了一种可容易地在离子源中拆卸及替换的热控制板。该离子源具有包括该热控制板的可拆卸的阳极组件，该阳极组件可与底部组件分开以允许轻松地维修该阳极组件的消耗构件。该热控制板可以支撑阳极组件中的气体分配器及阳极。该热控制板可以具有用于使工作气体从热控制板的一侧流向另一侧的口(port)。热控制板上的接合表面可以具有多个凹口的图案，以允许工作气体散布到气体分配器下面。

在一种实施方式中，提供了一种热控制板，以结合到离子源的阳极组件中。该热控制板可以形成为具有顶部表面及底部表面的圆盘。该圆盘可以限定出气体管道，该气体管道被设置成与离子源的底部组件中的邻近圆板的底座表面的气体口相接合，并且该气体管道进一步被设置成在所述阳极组件内的邻近圆盘的顶部表面的气体分配器下面离开所述热控制板的顶部表面。该圆盘进一步可以限定出两个或多个内孔，这些内孔被设置成与将气体分配器连接至热控制板的顶部表面的相应紧固螺钉相接合。该圆盘此外可以限定出两个或多个外孔，这些外孔被设置成与在阳极组件的磁极片与圆盘的底部表面之间延伸的相应内螺钉相接合。该圆盘此外可以在顶部表面内限定出至少一个或多个通道，这些通道从气体管道延伸至气体管道的径向向外的一位置。

公开了一种可容易地在离子源中拆卸及替换的气体分配器。该离子源具有包括气体分配器的可拆卸的阳极组件，该阳极组件可与底部组件分开以允许轻松地维修该阳极组件的消耗构件。该气体分配器可以通过多个固定螺钉安装至阳极组件中的热控制板。该气体分配器可以是在某表面中具有沉孔以使固定螺钉的头凹入的圆盘状。可替代地，该气体分配器可以通过离子源的其他结构或构件夹紧或保持在适当位置。

在一种实施方式中，提供了一种气体分配器，以结合到离子源的阳极组件中。该气体分配器可以形成为具有顶部表面及底部表面的圆盘。该圆盘可以限定出两个或多个孔，以容纳相应的紧固螺钉。此外，这些孔相对于阳极组件中的环形阳极被设置成使得气体分配器中的这些孔被设置在环形阳极的内径外。

在另一种实施方式中，提供了一种气体分配器，以结合到离子源的阳极组件中。该气体分配器可以形成为具有顶部表面及底部表面的圆盘。该圆盘可以限定出围绕气体分配器的外周向等距离地间隔开且邻近气体分配器的外周向的三个孔，以容纳相应的紧固螺钉。这三个孔中的每个均可包括深度基本等于或稍大于旋拧在每个紧固螺钉上的螺母的厚度的沉孔。此外，这三个孔相对于阳极组件中的环形阳极可以被设置成使得这三个孔被设置在环形阳极的内径外。

在又一种实施方式中，提供了一种气体分配器，以结合到离子源的阳极组件中。该气体分配器可以包括以下两个构件：环状夹紧环以及固定在该环状夹紧环内的板构件。可替代地，该气体分配器可以是限定出气体通道的板构件的形式并可被固定在介于阳极与热控制板之间的环形阳极的底部中的凹槽内。

公开了可容易地在离子源中拆卸及替换的一个或多个传热片。该离子源具有包括这些传热片的可拆卸的阳极组件，该阳极组件可与底部组件分开以允许轻松地维修该阳极组件的消耗构件。这些传热片可以共同使用且介于阳极组件内的消耗构件之间。这些传热片可以是导热的并可以是电绝缘的或导电的。

在一种实施方式中，提供了一种传热片，以结合到离子源的阳极组件中的气体分配器与热控制板之间。该传热片可以形成为直径稍小于气体分配器的直径的导热圆盘。该圆盘可以限定出位于该圆盘的周向边缘中且围绕该圆盘的周向边缘等距离地间隔开的三个槽口。

在另一种实施方式中，提供了一种传热片，以结合到离子源的阳极组件中的环形阳极与热控制板之间。该传热片可以形成为导热扁平环。该环具有的外径可以稍小于环形阳极底面的外径。该环也可以具有与环形阳极的底面的内径基本相等的内径。该扁平环还可以限定出邻近扁平环的外周向且围绕扁平环的外周向等距离地间隔开的四个孔。该扁平环可以进一步限定出邻近这四个孔之一设置的电极孔。

在再一种实施方式中，提供了一种传热片，以结合到离子源的热控制板与底部组件之间。该传热片可以形成为直径与热控制板的直径基本相等的导热圆盘。该圆盘可以限定出邻近圆盘的周向且围绕圆盘的周向等距离地间隔开的四个外孔。该圆盘可以进一步限定出邻近这四个孔之一而设置的电极孔。该圆盘还可以限定出居中于圆盘内的气体管道。该圆盘此外可以限定出距离该气体管道同一(common)径向距离而设置且围绕该气体管道等角度地间隔开的三个内孔，从而使这三个内孔中的每个均与将气体分配器保持于阳极组件内的热控制板的相应紧固螺钉相对齐。

提供了该发明内容，以引入对下文详细描述中所进一步描述的构思的简化形式的选择。该发明内容并非旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也并非旨在用来限定所要求保护的主题的范围。从以下对如进一步在附图中示出且在所附权利要求中限定的各实施例及实施方式的更具体的书面详细描述中，所要求保护的主题的其他特征、细节、效用、及优点将是显而易见的。

附图说明

图1示出了沉积室中的离子源的示例性操作环境。

图2示出了示例性流体冷却离子源的横截面图。

图3示出了示例性流体冷却离子源的分解的横截面图。

图4示出了示例性流体冷却离子源的示意图。

图5示出了另一示例性流体冷却离子源的示意图。

图6示出了再一示例性流体冷却离子源的示意图。

图7示出了再一示例性流体冷却离子源的示意图。

图8示出了再一示例性流体冷却离子源的示意图。

图9示出了示例性流体冷却离子源的另一横截面图。

图10示出了示例性流体冷却离子源的分解的横截面图。

图11示出了示例性流体冷却离子源的分解的横截面图。

图12描述了用于拆卸示例性流体冷却离子源的操作。

图13描述了用于组装示例性流体冷却离子源的操作。

图14描述了再一示例性流体冷却离子源的示意图。

图15是具有可拆卸的阳极组件的高功率离子源的另一实施方式的等轴视图。

图16是图15的高功率离子源的阳极组件的分解的等轴视图。

图17是以横截面示出如图15中所示出的图15的高功率离子源的分解的等轴视图。

图18是如图15中所示出的图15的高功率离子源的横截面的正视图。

图19是图15的高功率离子源的底部组件中的附着有流体管道的冷却板的等轴视图。

图20是图15的高功率离子源的阳极组件中的介于冷却板与热控制板之间的传热片的等轴视图。

图21是图15的高功率离子源的阳极组件中的热控制板的等轴视图。

图22是图15的高功率离子源的阳极组件中的介于热控制板与气体分配器之间的传热片的等轴视图。

图23A是图15的高功率离子源的阳极组件中的气体分配器的等轴视图。

图23B是用于结合到图15的高功率离子源的阳极组件中的气体分配器的替换形式的等轴视图。

图24是图15的高功率离子源的阳极组件中的介于热控制板与阳极之间的传热片的等轴视图。

图25A是图15的高功率离子源的阳极组件中的阳极的等轴视图。

图25B是如图25A中所示出的图25A的阳极的横截面的正视图。

图26A是图15的高功率离子源的阳极组件中的磁极片的等轴视图。

图26B是如图26A中所示出的图26A的磁极片的横截面的正视图。

图27是具有可拆卸的阳极组件的低功率离子源的实施方式的横截面的正视图。

图28是具有层叠式热控制板的低功率离子源中的可拆卸的阳极组件的可替代实施方式的等轴视图。

具体实施方式

图1示出了通常保持真空的沉积室101中的离子源100的示例性操作环境。离子源100代表通过其他材料104辅助衬底102的加工的end-Hall离子源，尽管其他类型的离子源及应用也是能设想到的。在所示出的环境中，当离子源106将材料104从对阴极(target)108喷到衬底102上时，衬底102在沉积室101中转动。喷出的材料104因此沉积在衬底102的表面上。在可替代的实施方式中，沉积的材料可以由蒸气源或其他沉积源产生。应该理解的是，离子源106也可以是此处所描述的流体冷却离子源的实施例。离子源100朝向衬底102以改进(即，帮助)材料104在衬底102上的沉积。

因此，离子源100采用流经如此处所描述的冷却板的液体或气体冷却剂(即，流体冷却剂)来冷却。示例性的冷却剂可以包括但并不限于蒸馏水、自来水、氮、氦、乙二醇、以及其他液体和气体。应该理解的是，相邻物体的表面之间在真空中的传热没有非真空中的传热有效，这是因为两相邻表面之间的物理接触通常小到处于微观级别且真空中几乎不存在通过对流的传热。因此，为了促进或改进这种传热，某些相邻的表面可以被机械加工、压缩、覆盖或以其他方式接合以提高组装构件的导热系数。

此外，维护要求及电泄漏也是重要的操作因素。因此，离子源100的构造也允许易于将构件组成的组件从处于适宜子组件中的离子源体中移除并插入到该离子源体中，因此便于离子源构件的维护。这些构件可被绝缘或以其他方式隔离，以防止电击穿及电流泄漏(例如，从阳极穿过接地构件、从阳极穿过冷却剂至地面，等等)。

图2示出了示例性流体冷却离子源200的横截面图。此处相对于轴线201对该离子源构件的位置进行描述。示出了轴线201及此处所描述的其他轴线，以有助于描述一个构件相对于另一个构件沿轴线的相对位置。并不要求任何的构件实际上都贯穿所示出的轴线。(注意离子源200的一些构件元件已从图2中的横截面移除，以有助于示出离子源200内的某些特定其他构件及它们的关系。)

磁极片202由导磁材料制成并提供磁路的一个磁极。磁体204提供该磁路的另一个磁极。磁极片202及磁体204通过导磁底部206及导磁本体侧壁(未示出)相连以完成该磁路。用在各种离子源实施方式中的磁体可以是永磁体或电磁体并可以沿磁路的其他部分设置。

在所示出的实施方式中，通过绝缘垫片(未示出)隔开在磁极片202下方的阳极208被供电呈正电势，而磁极片202、磁体204、底部206及侧壁被接地，即，具有中性(neutral，零)电势。阴极210是电活性的，但具有相对于阳极电势接近接地电势的网络直流电势(net DC potential)。该布置在电离区212中的磁场与电场之间建立相互作用，在该电离区中，工作气体的分子被电离以产生等离子体。最终，离子逸出电离区212并沿阴极210的方向且朝向衬底被加速。

在所示出的实施方式中，采用热丝类的阴极来产生电子。热丝阴极通过使交流电流经过该热丝阴极来加热耐热金属丝直到该热丝阴极的温度变得高到足以发射出热离子电子来工作。阴极的电势接近接地电势，但其他电变差也是可行的。在另一典型的实施方式中，使用中空阴极类的阴极来产生电子。中空阴极电子源通过在工作气体中产生等离子体并通过向该中空阴极加几伏特的负电势(但其他电变差也是可行的)偏压而从等离子体中吸引出电子来操作。除这两种之外的其他类型的阴极也是能设想到的。

工作气体通过管道214供给至电离区，并通过出口218释放在气体分配器216后面。在操作时，所示出的气体分配器216通过陶瓷绝缘体220及导热且电绝缘的传热界面构件222与其他的离子源构件电绝缘。因此，气体分配器216是电浮动的，尽管在可替代的实施方式中该气体分配器216可以是接地的或充电呈非零电势。气体分配器216辅助将工作气体均一地分布到电离区212中。在许多构造中，气体分配器216由不锈钢制成并需要定期的移除及维护。用于制造气体分配器的其他示例性材料包括但并不限于石墨、钼、钛、钽、氮化硼、氮化铝、氧化铝、氧化硅(即，石英)、金刚砂、硅石、云母或任何高温导电或陶瓷复合材料。

离子源200的操作产生大量的热，这些热主要传递至阳极208。例如，在典型的实施方式中，理想的运转条件可以是3000瓦特级，其中的75％可以代表阳极208所吸收的废热。因此，为了实现冷却，阳极208的底部表面压在传热界面构件222的顶部表面上，而传热界面构件222的底部表面压在冷却板224的顶部表面上。冷却板224包括冷却剂腔226，冷却剂穿过该冷却剂腔流动。在一种实施方式中，传热界面构件222包括导热且电绝缘的材料，诸如氮化硼、氮化铝、或氮化硼/氮化铝复合材料(例如，由GE高级陶瓷制品公司出售的BIN77)。应该理解的是，传热界面构件222可以是单层或多层的界面构件。

通常，与具有较高弹性模量的材料相比，具有较低弹性模量的导热且电绝缘的材料在离子源环境中工作得更好。与较高弹性模量的材料相比，具有较低弹性模量的材料在材料失效之前可以承受更高的热变形。此外，在真空中，即使相邻表面之间的非常小的间隙都将大大减少穿过该界面的传热。因此，较低弹性模量的材料往往完全适合热接触表面中的小平面偏差并使界面中的间隙最小化，因此提高了热接触表面之间的导热性。

在所示出的实施方式中，传热界面构件222使冷却板224与带正电荷的阳极208电绝缘，但也提供了高导热性。因此，传热界面构件222允许在阳极具有高正电势时将冷却板224保持在地电势。此外，冷却板224冷却阳极208并使磁体204与阳极208的热量热隔离。

希望有尽可能多的工作气体通过电离区212。不通过电离区212的气体分子无法被电离且无助于离子束输出。因此，从离子源200释放到处理室内而没有通过电离区212的气体分子代表了效率的损失并增大了处理室压力，通常希望处理室压力尽可能得低。为了使气体利用最大化，在工作气体从出口218排出之后，应该防止其在气体发生器216后面泄漏且进而在阳极208的后面及外径周围泄漏，从而迫使其通过电离区212。在图2中所示出的实施方式中，传热界面构件222在保持阳极208与冷却板224之间的电绝缘的同时用来填充阳极208与冷却板224之间的间隙。

图3示出了示例性流体冷却离子源300的分解的横截面图。此处相对于轴线301对该离子源构件的位置进行描述。导磁极片302通过导磁底部306及导磁侧壁(未示出)接合至磁体304。阴极310被设置在离子源300的输出外侧，以产生维持放电并使从离子源300发出的离子束呈中性的电子。

管道314允许工作气体通过出口318及气体分配器316供给至离子源300的电离区312。气体分配器316通过绝缘体320与阳极308电绝缘并通过传热界面构件322与冷却板324电绝缘。

阳极308通过一个或多个绝缘垫片(未示出)与磁极片302隔开。在典型的构造中，阳极308被设定呈正电势，而磁极片302、底部306、侧壁、阴极310及磁体被接地，尽管可替代的电压关系也是能设想出的。

阳极308与磁体304之间设置有冷却板324，以吸收来自阳极308的热且因此对磁体304进行热保护。冷却板324包括冷却剂腔326，冷却剂(例如，液体或气体)可以穿过该腔流动。在图3的冷却板324中，冷却剂腔326形成靠近环状冷却板324的内周向设置的通道，尽管在可替代的实施方式中能设想出其他腔尺寸及构造。冷却剂管道(未示出)接合于冷却板324，以提供穿过冷却板324的冷却剂腔326的冷却剂流。

在一种实施方式中，冷却板324、磁体304、底部306、及管道314组合为一个子组件(示例性的“底部子组件”)，而磁极片302、阳极308、绝缘体320、气体分配器316、及传热界面构件322组合为第二子组件(示例性的“阳极子组件”)。在维护过程中，该阳极子组件可以在无需拆卸冷却板324及相关的冷却剂管道的情况下与底部子组件完整无损地分开。

图4示出了示例性的流体冷却离子源400的示意图。此处相对于轴线401对该离子源构件的位置进行描述。离子源400具有类似于关于图2-图3所描述的离子源的结构。在图4中所示出的实施方式中尤其值得注意的是传热界面构件402的结构，该传热界面构件由金属板404形成，该金属板的与阳极408导热接触的板表面上具有由导热且电绝缘的材料形成的第一涂层406，并且该金属板的与冷却板412导热接触的板表面上具有由导热且电绝缘的材料形成的第二涂层410。在一种实施方式中，将导热且电绝缘的材料(例如，氧化铝)喷洒到传热界面构件402上以涂覆每个表面。在可替代的实施方式中，仅有一个金属板表面被这样涂覆。在任一种实施方式中，阳极408均与冷却板412导热接触。

注意，冷却板412被构造为形成冷却剂腔414。这样，冷却剂(例如，液体或气体)就可以流过冷却剂管道416及冷却剂腔414以吸收来自阳极408的热。

该离子源的其他构件包括磁体418、底部420、侧壁422、磁磁极片424、阴极426、气体管道428、气体分配器430、绝缘体432、以及绝缘垫片434。阳极408被设定呈正电势(例如，但并不限于75-300伏特)，而磁极片424、磁体418、冷却板412、底部420、及侧壁422被接地。通过绝缘体432及传热界面构件402上的电绝缘材料，气体分配器430电浮动(float)。同样通过该组件，在气体分配器430后面形成由冷却板412、绝缘体432、及气体分配器430完全地或部分地界定的封闭(contained)气体分布高压间436。该布置的有利点在于，穿过气体分配器430至电离区440的气体通道442朝向阳极408的底部开口438且由此提高了总气体利用。

图5示出了另一示例性流体冷却离子源500的示意图。此处相对于轴线501对该离子源构件的位置进行描述。离子源500具有类似于关于图2-图4所描述的离子源的结构。在图5中所示出的实施方式中尤其值得注意的是传热界面构件502的结构，该传热界面构件由导热且电绝缘的材料的涂层形成，以在阳极508与冷却板512之间提供导热且电绝缘的接触。在一种实施方式中，将导热且电绝缘的材料喷洒到阳极508上以涂覆其底部表面。在可替代的实施方式中，将导热且电绝缘的材料喷洒到冷却板512上以涂覆其上部表面。

注意冷却板512被构造为形成冷却剂腔514。这样，冷却剂(例如，液体或气体)就可以流过冷却剂管道516及冷却剂腔514以吸收来自阳极508的热。

该离子源的其他构件包括磁体518、底部520、侧壁522、磁极片524、阴极526、气体管道528、气体分配器530、绝缘体532、以及绝缘垫片534。阳极508被设定呈正电势(例如，但并不限于75-300伏特)，而磁极片524、磁体518、冷却板512、底部520、及侧壁522被接地。通过绝缘体532及传热界面构件502上的电绝缘材料，气体分配器530电浮动。同样通过该组件，在气体分配器530后面形成由冷却板512、绝缘体532、及气体分配器530完全地或部分地界定的封闭气体分布高压间536。该布置的有利点在于，穿过气体分配器530至电离区540的气体通道542朝向阳极508的底部开口538且由此提高了总气体利用。

图6示出了再一示例性流体冷却离子源600的示意图。此处相对于轴线601对该离子源构件的位置进行描述。离子源600具有类似于关于图2-图5所描述的离子源的结构。在图6所示出的实施方式中尤其值得注意的是传热界面构件602的结构，该传热界面构件由热控制板604形成，该热控制板在板表面上具有由导热且电绝缘的材料形成的涂层605。热控制板604与涂层605的结合在阳极608与容纳在冷却剂腔614中的冷却剂之间提供了导热且电绝缘的界面构件，该冷却剂腔由冷却板612及热控制板604形成。这样，阳极608及冷却板612通过传热界面构件602及冷却剂腔中的冷却剂导热接触。在一种实施方式中，将导热且电绝缘的材料喷洒到热控制板604的底部表面(即，外露于冷却剂腔614的表面)上，以便于导热并减少或防止穿过冷却剂的电泄漏。

注意冷却板612被构造为形成冷却剂腔614，该冷却剂腔利用O形环636及一个或多个夹具638相对于热控制板604密封。夹具638是绝缘的，以防止从热控制板604至冷却板612的短路(electricalshort)。这样，冷却剂就可以流过冷却剂管道616及冷却剂腔614以吸收来自阳极608的热。注意：接缝640将板604与冷却板612分开，在所示出的实施方式中，这两个板一起有助于限定冷却剂腔614的尺寸。然而，应该理解的是，板604或冷却板612可以仅是有助于形成冷却剂腔614但无助于冷却剂腔614的额外体积的平板。

该离子源的其他构件包括磁体618、底部620、侧壁622、支架623、磁极片624、阴极626、气体管道628、气体分配器630、绝缘体632、以及绝缘垫片634。阳极608及热控制板604被设定呈正电势(例如，但并不限于75-300伏特)，而磁极片624、磁体618、冷却板612、底部620、及侧壁622被接地。在阳极608与热控制板604之间可以设置有导热材料(例如，石墨箔或导热的弹性体片)以提高到达冷却剂的热传递。气体分配器630电浮动。同样通过该组件，在气体分配器630后面形成由热控制板604、绝缘体632、及气体分配器630完全地或部分地界定的封闭气体分布高压间636。该布置的有利点在于，穿过气体分配器630至电离区640的气体通道642朝向阳极608的底部开口638且由此提高了总气体利用。

图7示出了再一示例性流体冷却离子源700的示意图。此处相对于轴线701对该离子源构件的位置进行描述。离子源700具有类似于关于图2-图6所描述的离子源的结构。在图7中所示出的实施方式中尤其值得注意的是冷却板702的结构，该冷却板与阳极708不是电绝缘的。替代地，冷却板702通过绝缘体与离子源700的其余构件基本绝缘，该绝缘体包括绝缘垫片734、绝缘体732及绝缘体736。气体通道728及水管道716分别通过绝缘体738及740电绝缘。这样，阳极708及冷却板702处于正电势，气体分配器730是电浮动的，而离子源700的多数其他构件被接地。在阳极708与冷却板702之间可以设置有导热材料(例如，石墨箔或导热的弹性体片)以提高到达冷却剂的热传递。通过该组件，在气体分配器730后面形成由热控制板702、绝缘体732、及气体分配器730完全地或部分地界定的封闭气体分布高压间736。该布置的有利点在于，穿过气体分配器730至电离区740的气体通道742朝向阳极708的底部开口738且由此提高了总气体利用。

注意冷却板712被构造为形成冷却剂腔714。这样，冷却剂就可以流过冷却剂管道716及冷却剂腔714以吸收来自阳极708的热。离子源的其他构件包括磁体718、底部720、侧壁722、磁极片724、阴极726、气体管道728、气体分配器730、绝缘体732、以及垫片734。

图8示出了再一示例性流体冷却离子源800的示意图。此处相对于轴线801对该离子源构件的位置进行描述。离子源800具有类似于关于图2-图7所描述的离子源的结构。在图8所示出的实施方式中尤其值得注意的是传热界面构件802的结构，该传热界面构件由阳极808的底部表面形成，该阳极在阳极表面上具有由导热且电绝缘的材料形成的涂层805。阳极808的底部表面与涂层805的结合在阳极808与容纳在冷却剂腔814中的冷却剂之间提供了导热且电绝缘的界面构件，其中冷却剂腔814由冷却板812及阳极808形成。在一种实施方式中，将导热且电绝缘的材料喷洒到阳极808的底部表面(即，外露于冷却剂腔814的表面)上。在所示出的实施方式中，阳极808及冷却板812通过涂层805及冷却剂导热接触。

注意冷却板812被构造为形成冷却剂腔814，该冷却剂腔利用O形环836及一个或多个夹具838相对于阳极808密封，这些夹具是绝缘的，以防止从传热界面构件802至冷却板812的短路。这样，冷却剂就可以流过冷却剂管道816及冷却剂腔814以吸收来自阳极808的热。注意，接缝840将阳极808与冷却板812分开，在所示出的实施方式中，阳极与冷却板一起有助于限定冷却剂腔814的尺寸。然而，应该理解的是，阳极表面可以仅是平坦的或冷却板812可以仅是平板，从而使一个构件无助于冷却剂腔814的额外体积但尽管如此仍有助于形成该腔。

该离子源的其他构件包括磁体818、底部820、侧壁822、磁极片824、阴极826、气体管道828、气体分配器830、绝缘体832、支架842、以及绝缘垫片834。阳极808被设定呈正电势(例如，但并不限于75-300伏特)，而磁极片824、磁体818、冷却板812、底部820、及侧壁822被接地。气体分配器830电浮动。同样通过该组件，在气体分配器830后面形成由冷却板812、磁体818、绝缘体832、及气体分配器830完全地或部分地界定的封闭气体分布高压间846。该布置的有利点在于，穿过气体分配器830至电离区844的气体通道850朝向阳极808的底部开口848且由此提高了总气体利用。

图9示出了示例性流体冷却离子源900的横截面图。此处相对于轴线901对该离子源构件的位置进行描述。离子源900具有类似于关于图2-图8所描述的离子源的结构。在图9所示出的实施方式中尤其值得注意的是离子源900的子组件结构，该子组件结构便于离子源900的拆卸及组装。

具体地，在所示出的实施方式中，离子源900包括磁极片903及插入到螺纹孔904内并将阳极子组件与底部子组件保持在一起的一个或多个子组件附件902(例如，螺钉)。在一些实施方式中，阳极子组件包括阳极并可进一步包括磁极片、传热界面构件、及气体分配器，尽管其他构造也是能设想出的。同样，在一些实施方式中，底部子组件包括磁体及冷却板并且可进一步包括底部、冷却剂管道、及气体管道，尽管其他构造也是能设想出的。侧壁可以是任一子组件的构件或是在拆卸过程中可以暂时移除的单独构件。

在所示出的实施方式中，一个或多个阳极子组件附件906(例如，螺钉)通过穿过一个或多个绝缘体908旋拧到磁极片903内而将阳极子组件保持在一起。子组件附件906可以被移除以拆卸阳极子组件并移除传热界面构件，从而可以容易地实现气体分配器的移除及插入。

图10示出了图9的示例性流体冷却离子源的局部分解的横截面图。此处相对于轴线1001对该离子源构件的位置进行描述。底部子组件1000已通过旋开子组件螺钉1004而与阳极子组件1002分开。在所示出的实施方式中，磁体子组件1000包括冷却板1006。

图11示出了图9的示例性流体冷却离子源的另一分解的横截面图。此处相对于轴线1101对该离子源构件的位置进行描述。底部子组件1100已与阳极子组件1102分开(如关于图10所描述的)，并且传热界面构件1103已通过旋开阳极子组件螺钉1104而与阳极子组件1102的其余部分分开，从而可以接近气体分配器1106以进行维护。

图12描述了用于拆卸示例性流体冷却离子源的操作1200。松开操作1202旋开将阳极子组件与底部子组件保持在一起的一个或多个子组件螺钉。磁体及冷却板位于底部子组件中。一种实施方式中的子组件螺钉从磁极片穿过阳极延伸到冷却板中的螺纹孔内，尽管其他构造也是能设想出的。分离操作1204将阳极子组件与磁体子组件分开，如图10中所例示的。

在所示出的实施方式中，另一松开操作1206旋开将传热界面构件保持在阳极上的一个或多个阳极子组件螺钉。分离操作1208将传热界面构件与阳极分开，以可以接近气体分配器。然而，在可替代的实施方式中，气体分配器沿中心轴线位于传热界面构件下方且因此仅通过移除阳极子组件就能接近。这样，在一些实施方式，可以省去松开操作1206及分离操作1208。在维护操作1210中，将气体分配器从阳极子组件移除，并拆卸阳极及绝缘体以进行维护。

图13描述了用于组装示例性流体冷却离子源的操作1300。维护操作1302将绝缘体、阳极、及气体分配器结合到阳极子组件内。在所示出的实施方式中，结合操作1304将传热界面构件与阳极相结合，以将气体分配器保持在阳极子组件中。连接步骤1306旋拧一个或多个阳极子组件螺钉，以将传热界面构件保持在阳极上。然而，在可替代的实施方式中，气体分配器沿中心轴线位于传热界面构件下方且因此仅通过移除阳极子组件就能接近。这样，在一些实施方式中，可以省去结合操作1304及连接步骤1306。

结合操作1308将阳极子组件与磁体子组件相结合。磁体及冷却板位于底部子组件中。连接操作1310旋拧一个或多个子组件螺钉，以将阳极子组件与底部子组件保持在一起。在一种实施方式中，子组件螺钉从磁极片穿过阳极延伸到冷却板中的螺纹孔内，尽管其他构造也是能设想出的。

图14描述了再一示例性流体冷却离子源1400的示意图。此处相对于轴线1401对该离子源构件的位置进行描述。离子源1400具有类似于关于图2-图11所描述的离子源的结构。在图14所示出的实施方式中尤其值得注意的是冷却板1402的结构，该冷却板与阳极1408导热接触。图14中所示的实施方式的一个优点在于，阳极1408在其发热时膨胀至更大的直径。因此，冷却板1402与阳极1408之间的导热接触往往会在阳极1408的膨胀压力下增强。应该理解的是，冷却板1402与阳极1408之间的接触界面无需是平面且无需平行于轴线1401。其他界面形状(例如，具有位于不同方位处的多个导热接触效力的互锁界面)也是能设想出的。

注意冷却板1402被构造为形成冷却剂腔1414。这样，冷却剂就可以流过冷却剂管道1416及冷却剂腔1414以吸收来自阳极1408的热。在可替代的实施方式中，可以用阳极1408的外表面来替代冷却板1402的内侧，与密封阳极1408及冷却板1402的O形环相结合以形成冷却剂腔1414(与图8中的结构相似)。

该离子源的其他构件包括磁体1418、底部1420、侧壁1422、磁极片1424、阴极1426、气体管道1428、气体分配器1430、绝缘体1432、支架1442、以及绝缘垫片1434。阳极1408及冷却板1402被设定呈正电势(例如，但并不限于75-300伏特)，而磁极片1424、磁体1418、底部1420、及侧壁1422被接地。气体分配器1430是绝缘的且因此电浮动。通过该组件，在气体分配器1430后面形成由冷却板1412、绝缘体1432、及气体分配器1430完全地或部分地界定的封闭气体分布高压间1436，从而将流过气体分配器1430中的气体通道1442的输入气体注入到阳极1408的中心底部开口1438内以进入电离区1440。

在所示出的实施方式中，冷却板1402与阳极1408电接触且因此与阳极1408处于相同的电势。这样，冷却剂管道1416通过绝缘体1440与冷却板1402的正电势绝缘。在可替代的实施方式中，在冷却板1402与阳极1408之间可以设置有导热的传热界面构件(未示出)以便于传热。如果传热界面构件是导电材料(诸如石墨箔或导热的弹性体片)，则冷却板1402将处于与阳极1408相同的电势。可替代地，如果传热界面构件是电绝缘材料(诸如氮化硼、氮化铝、或氮化硼/氮化铝复合材料)，则冷却板1402与阳极1408上的电势电绝缘。这样，冷却板1402可以被接地并且无需绝缘体1440。在以上两种情况的任一种中，无论冷却板1402与阳极1408是处于直接的物理接触还是在其间存在传热界面构件(无论是导电还是绝缘)，由于热从阳极1408被传导至冷却板1402，故阳极和冷却板仍处于导热接触。

关于图15-图18，对具有可拆卸的阳极组件1550的离子源1500的另一种实施方式进行描述。类似于此处所描述的在前实施例，离子源1500建立于底部1502之上，该底部支撑大体为圆柱形的磁体1504。具有中心开口的环形锚固板1505被设置在底部1502上方且环绕磁体1504并被连接至冷却板1506的底部。冷却板1506(该冷却板是如图15、图17及图18中所描述的流体冷却板)由支架(standoff)1541支撑。阳极组件1550主要包括热控制板1508、气体分配器1510、阳极1512、及磁极片1514。热控制板1508由冷却板1506支撑，该冷却板被看作是离子源1500的底部组件1552的一部分。热控制板1508还支撑气体分配器1510及阳极1512。磁极片1514安装在阳极1512上方并与该阳极分开以确保阳极1512与磁极片1514之间的电绝缘，带有与阳极1512相反的电荷的阴极1540安装于该磁极片。

除这些主要构件之外，多个构件之间可以插入有一系列传热片。如图16-图18中所描述的，冷却板1506与热控制板1508之间可以插入有第一传热片1516。类似地，阳极1512的底部与热控制板1508的顶部之间可以设置有第二传热片1518。气体分配器1510与热控制板1508的顶部之间可以插入有第三传热片1520。传热片1516、1518、1520中的每个均可以由具有物理柔度及传热特性的材料(例如，石墨箔或导热的弹性体片)制成，以与冷却板1506、热控制板1508、气体分配器1510、及阳极1512机械地接合，同时允许热从阳极1512及气体分配器1510通过电绝缘的热控制板1508传递至冷却板1506。在可替代的实施方式中，传热片1516、1518、1520也可以由导电或电绝缘的材料制成。

如图16-图18中所描述的，气体分配器1510通过一组的三个气体分配器螺钉1542及相应的螺母1544连接至热控制板1508。气体分配器1510限定出螺钉1542从中穿过的三个螺钉孔1548。螺钉孔1548的上部可以具有比螺钉孔1548的下部更大的直径，以形成圆柱形凹槽或沉孔1549(参见图23)，螺母1544位于该圆柱形凹槽或沉孔。第三传热片1520夹在气体分配器1510与热控制板1508的顶部之间。第三传热片1520环绕其外围限定出螺钉1542从中穿过的三个槽口1554、开口、或孔。

阳极1512大体上为界定出中心孔1572的圆柱形环。阳极1512的环形底面1556限定环形凹槽1558，该环形凹槽的直径大于形成阳极1512的环形形状的中心孔1572的最窄直径。环形凹槽1558的直径还大于气体分配器1510的外径且深于气体分配器1510的高度。在如下所述将阳极1512连接至热控制板1508时，与中心孔1572结合的环形凹槽1558因此在阳极1512与气体分配器1510之间的提供了补偿空间。

阳极1512利用一组的四个内螺钉1522固定于热控制板1508及磁极片1514。磁极片1514限定出一组的四个螺纹孔1528，这些螺纹孔被设计以容纳内螺钉1522的螺纹端。阳极1512类似地限定出一组的四个孔1564(同样参见图25)，内螺钉1522穿过这四个孔以接合磁极片1514。在内螺钉1522穿过阳极1512中的孔1564时，管状的绝缘支柱1526可以围绕每个内螺钉1522的一部分。孔1564的直径大于内螺钉1522的直径，但内螺钉1522紧密地配合在绝缘支柱1526的轴内。如此，内螺钉1522居中于孔1564内并与穿过阳极1512的孔1564的内壁分开且因此绝缘。内螺钉1522与阳极1512中的孔1564的绝缘及分开有助于维持阳极1512与磁极片1514之间的电势差，该磁极片通常被接地。

阳极1512中的孔1564可以包括不同直径的两个或多个部分。在图16-图18中，阳极1512包括上部1566、短中间部1565、及下部1561。下部1561的直径可以稍大于内螺钉1522的轴。短中间部1565可以由与绝缘支柱1526的外径基本相等的直径形成，以将绝缘支柱1526紧密地保持在孔1564内。类似地，螺纹孔1528的位于磁极片1514中的短中间部1585可以由与绝缘支柱1526的外径基本相等的直径形成，以将绝缘支柱1526紧密地保持在螺纹孔1528内。孔1564的上部1566的直径可以稍大于绝缘支柱1526的直径。

类似地，磁极片1514中的孔1528可以包括不同直径的两个或多个部分。在图16-图18中，磁极片1514包括上部1587、短中间部1585、及下部1583。上部1587限定出接合内螺钉1522的螺纹端的螺纹。短中间部1585可以由与绝缘支柱1526的外径基本相等的直径形成，以将绝缘支柱1526紧密地保持在螺纹孔1528内。螺纹孔1528的位于磁极片1514中的下部1583的直径可以稍大于绝缘支柱1526的直径。

如所注意的，孔1564的位于阳极1512中的上部1566及螺纹孔1528的位于磁极片1514中的下部1583所具有的直径可以稍大于邻近磁极片1514与阳极1512之间的界面的绝缘支柱1526的直径。该稍大的直径可以用来提供方向性屏蔽，以限制或防止可能导电的喷溅材料在绝缘支柱1526上的视线看得到的(line-of-sight)沉积。绝缘支柱1526还可以具有大于孔1564的位于阳极1512中的上部1566及中间部1565的结合深度以及大于孔1528的位于磁极片1514中的中间部1585及下部1583的结合深度的高度。如此，绝缘支柱1526在阳极1512与磁极片1514之间提供了分隔距离，以进一步使阳极1512与支撑阴极1540的磁极片1514绝缘。

第二传热片1518同样限定出一组的四个孔1562，四个内螺钉1522对应穿过这四个孔。第二传热片1518夹在阳极1512的底面1556与热控制板1508之间。如所注意的，阳极1512大体上是环形的且因此第二传热片1518被定形成扁平的环。第二传热片1518的环的内径稍大于第三传热片1520的外径，从而在组装阳极组件1550时，在第二传热片1518与第三传热片1520之间限定出分隔距离。

第一传热片1516大体上为圆盘状且设置在热控制板1508的底部表面1560上。第一传热片1516限定出一组的三个孔1594，螺钉1542穿过这些孔且将气体分配器1510连接至热控制板1508。将气体分配器1510连接至热控制板1508的螺钉1542穿过热控制板1508中的孔1596。第一传热片1516中的孔1594可以大于螺钉1542的头。螺钉1542的头因此穿过第一传热片1516中的孔1594固定于热控制板1508的底部表面1560。

内螺钉1522还向上穿过热控制板1508中的孔1570。第一传热片1516同样限定出一组的四个孔1563，四个内螺钉1522对应穿过这四个孔。邻近内螺钉1522的头可以设置有垫圈1530。内螺钉1522的头连同垫圈1530一起与第一传热片1516接合于热控制板1508的底部表面1560上。当将内螺钉1522在磁极片1514内拧紧时，内螺钉1522因此将连接有气体分配器1510、阳极1512、及磁极片1514的热控制板1508与插入的传热片1516、1518、1520保持在一起，以形成阳极组件1550。

阳极组件1550通过一组的四个外螺钉1524连接至离子源底部组件1552。外螺钉1524穿过围绕磁极片1514的周向等距离地间隔开的一组的四个孔1532延伸。孔1532形成有位于上部1589(参见图26B)中且通向磁极片1514的顶面1574的沉孔，以容纳外螺钉1524的头。外螺钉1524的头与由孔1532形成的环形边缘1577相接合且因此可以相对于磁极片1514的顶部表面1574凹入。外螺钉1524邻近阳极1512的外壁但与该外壁间隔开地向下延伸。

冷却板1506内限定出一组的四个孔1538，并且这些孔围绕冷却板1506的周向等距离地间隔开。每个孔1538均形成有邻近冷却板1506的顶部表面的平截头体形沉孔1533，以有助于引导外螺钉1524穿过孔1538。设置在冷却板1506下面的锚固板1505还限定出相应的一组的四个螺纹孔1545，每个螺纹孔均相对于冷却板1506中的对应孔1538对准地设置。每个外螺钉1524均穿过对应的一个孔1538并固定在锚固板1505内的对应的一个螺纹孔1545内，由此将阳极组件1550固定于离子源底部组件1552。

冷却板1506还限定出一组的四个孔1536，这些孔围绕冷却板1506等距离地间隔开，邻近且位于稍小于螺纹孔1538的半径处。孔1536被形成为容纳热控制板1508的底部表面1560上的内螺钉1522的头。这些孔还限定出通向热控制板1508的顶面1576的更大直径的沉孔1551。孔1536中的沉孔1551被设置成容纳内螺钉1522上的垫圈1530的直径。

冷却板1506还限定出一组的三个腔1546，这些腔与气体分配器螺钉1542的头对齐且尺寸被设计成容纳气体分配器螺钉的头，这些气体分配器螺钉与热控制板1508的底部表面1560相接合。排气孔1578可以从每个腔1546的底部穿过冷却板1506，以允许在操作过程中离子源1500处于真空下时排出气体。容纳内螺钉1522的头的孔1536及容纳气体分配器螺钉1542的头的腔允许热控制板1508及第一传热片1516齐平地位于冷却板1506的顶部表面1576上，以提供用于冷却板1506与热控制板1508之间的传热的最大表面面积接触。

一旦阴极1540(如图15-图18中所描述的丝状阴极或中空阴极(未示出))被移除，则可通过仅从锚固板1505卸下阳极组件1550并从底部组件1552提升阳极组件1550而容易地接近阳极组件1550。阳极组件1550包括有在离子源1500操作的正常寿命中通常可能需要替换的所有消耗物件。消耗构件可以包括热控制板1508、气体分配器1510、阳极1512、及中间传热片1516、1518、1520以及相关的五金紧固件。

图19中更详细地描述了冷却板1506。该冷却板大体上为由铣过的铜或不锈刚制成的圆盘，该圆盘从中心至周向具有基本不变的厚度。如上所述，冷却板1506限定出用于容纳内螺钉1522的头的多个孔(即，一组的四个孔)1536、外螺钉1524穿过其中的一组的四个埋头孔1538、以及用于容纳固定气体分配器1510的螺钉1542的头的一组的三个腔1546及相应的排气孔1578。

冷却板1506还限定出用作各种功能的多个另外的孔或腔。这包括围绕冷却板1506的周边等距离地设置的一组的三个孔1592，以用于容纳支撑底部1502上方的锚固板1505及冷却板1506的相应的一组支柱1541(参见图15、图17及图18)。支柱1541通过延伸穿过孔1592及锚固板1505内的相应孔的螺钉1543固定于冷却板1506。冷却板1506中还形成有第一电极孔1590，以用于容纳从阳极1512向下延伸进而与阳极电源接头1531接合的电极1529(参见图16及图18)。

冷却板1506还限定出居中于冷却板1506的底侧上的圆柱形凹口1586，该凹口为磁体1504提供间隙。凹口1586的深度为使得存在小的、受控的轴向间隙以防止冷却板1506支承在磁体上。因此，冷却板1506的所有支撑及最终阳极组件1550的所有支撑都在支柱1541上。腔1546及相应的排气孔1578被设置在沿径向距离冷却板1506的中心超过圆柱形凹口1586的直径的距离处。

穿过冷却板1506还形成有气体口1582。气体口1582类似地设置在沿径向距离冷却板1506的中心超过圆柱形凹口1586的直径的距离处。气体口1582还被设置在两个腔1546之间。向离子源1500供给气体以用于电离的气体管道1534与气体口1582接合。如图17中所示，气体口1582的下部可以具有比上部更大的直径，从而使气体管道1534可以插入到气体口1582的下部中，直到气体管道1534的端部与气体口1582的台肩在直径改变的位置处接合。此外，气体管道1534的内径可以与气体口1582在冷却板1506中的上部的直径相等，以维持用于气体流动的恒定直径。

冷却板1506的顶部表面1576中还可以形成有气体通道1584。气体通道1584在第一端处与气体口1582相连并沿径向延伸至冷却板1506的中心。

此外，图20中详细示出了圆盘状的第一传热片1516。第一传热片1516密封气体通道1584的顶部，因此引导气体沿气体通道1584流动至冷却板1506的中心。第一传热片1516可以由可压缩的石墨箔或其他机械柔顺的导热材料制成。在该实施例中，石墨箔是导电的。然而，可以采用其他电绝缘或导电材料，包括导热弹性体。第一传热片1516的厚度可以是0.005英寸至0.030英寸级，但可以更大或更小。除容纳内螺钉1522的孔1563及容纳固定气体分配器1510的螺钉1542的孔1594之外，第一传热片1516还限定出位于第一传热片1516的中心的第一气体管道1599。第一气体管道1599与气体通道1584的位于第一传热片1516的中心的第二端对齐，以允许气体通过第一传热片1516至热控制板1508。第一传热片1516还限定出容纳从阳极1512向下延伸以与阳极电源接头1531(参见图16及图18)接合的电极1529的第二电极孔1593。

此外，图21中详细示出了热控制板1508。热控制板1508大体上为圆盘状并可以由陶瓷材料制成，例如，氮化硼及具有高导热系数及热应力阻抗的氮化硼复合材料(诸如氮化硼/氮化铝复合材料)。热控制板1508的厚度范围可以在0.100英寸与0.375英寸之间，但其厚度可以更大或更小。而且，热控制板1508可以用于将阳极1512与冷却板1506电绝缘。热控制板1508因此是导热且电绝缘的。

如上所注意的，热控制板1508限定出多组孔，即，内螺钉1522穿过其中的一组的四个孔1570以及气体分配器螺钉1542穿过其中的一组的三个孔1596。在热控制板1508中且邻近热控制板1508的外缘还限定有第三电极孔1595，从阳极1512穿过该第三电极孔向下延伸的电极1529延伸以与安装在底部1502上的阳极电源插头1531接合。

在热控制板1508的中心还限定出第二气体管道1598并且该第二气体管道与来自第一传热片1516的第一气体管道1599对齐。在热控制板1508的顶部表面1521中限定出环绕第二气体管道1598并居中于热控制板1508的环形凹槽或凹口1523。环形凹口1523的外径可以稍大于气体分配器1510的直径，而环形凹口1523的内径可以稍小于气体分配器1510的直径。在可替代的实施方式中，热控制板1508可以根本不具有环形凹口。

一组的六个径向通道1525从第二气体管道1598等角地向外延伸以与环形凹口1523接合，尽管可以采用更多或更少数量的通道。径向通道1525可以具有与环形凹口1523相等的深度，并且第二气体管道1598的出口平面可以处于与同其相交的径向通道1525相等的高度处。径向通道1525与环形凹口1523一起划分出具有与热控制板1508的顶部表面1521相等的高度的六个楔形岛1527。一组的三个孔1596延伸穿过三个岛1527，这三个岛通过具有实心表面的另三个岛1527之一彼此分开。在可替代的实施例中，三个孔1596可以具有螺纹以将气体分配器螺钉1542紧固在其中。在这种构造中，离开第二气体管道1598的气体沿气体分配器1510下方的径向通道1525径向地散开至环形凹口1523，在该环形凹口处气体最终从气体分配器1510的周边下方流出。

在热控制板1508内可以形成用于输入气体传导的其他布置。例如，气体管道1598可以与热控制板1508内的圆盘状凹口(未示出)相连通，而不是与气体通道或环形凹口相连通，在离子源完全组装好时这将允许气体环绕离子源的气体分配器的边缘或离子源的气体分配器内的通孔流动。这样，在气体分配器1510后面将形成气体分布高压间(类似于图14中的气体高压间1436)，这将有助于将输入气体注入到阳极1512的中心底部开口内。

图22详细示出了第三传热片1520。第三传热片1520大体上为由可压缩的石墨箔或其他机械柔顺的导热材料制成的薄圆盘。在该实施例中，石墨箔是导电的。然而，可以采用其他电绝缘或导电材料，包括导热弹性体。如同第一传热片1516，如果第三传热片1520由可压缩的石墨箔制成，则第三传热片的厚度可以是0.005英寸至0.030英寸级，但可以根据设计考虑所指示的更大或更小。第三传热片1520的周向边缘中形成有三个槽口1554、凹口、或孔。这些槽口1554围绕第三传热片1520的周向等距离地间隔开并与气体分配器1510中的螺钉孔1548对齐。气体分配器螺钉1542穿过第三传热片1520中的凹口1554以接合气体分配器1510。

图23A中更详细地示出了气体分配器1510。气体分配器1510是可以由高温的非导磁材料(诸如不锈钢、钼、钛、硅、金刚砂或石墨)或高温的绝缘材料(诸如石英、氧化铝、氮化铝、氮化硼、或氮化硼/氮化铝复合材料)制成的圆盘并且可以具有0.100英寸至0.250英寸级的厚度，但根据设计考虑可以更大或更小。对用于气体分配器1510的任何一种材料的优先选择取决于材料与离子源1500的操作化学性质的兼容性、对特定夹紧五金工具的选择或夹紧五金工具的类型、以及形成的材料污染的类型。在离子源1500的操作过程中，如果来自分配器1510的表面的材料被支撑在阳极1512的中心孔1572内的等离子体喷溅，则一些材料污染是可允许的。

气体分配器1510的顶部周向边缘1547可以是如所示的圆形或斜角形。如上所注意的，气体分配器1510内限定出三个螺钉孔1548并且这些螺钉孔围绕气体分配器1510的周向等距离地间隔开且邻近气体分配器的周向。如所希望的可以存在更多或更少的螺钉孔，以将气体分配器1510固定于热控制板1508。围绕每个螺钉孔1548形成有直径大于螺钉孔1548的沉孔1549，以产生尺寸被设计成容纳将气体分配器螺钉1542固定于气体分配器1510的螺母1544的圆柱形凹槽。沉孔1549的深度足以容纳螺母1544的厚度，从而使螺母1544不会在气体分配器1510的顶部表面上方延伸。

气体分配器1510的直径以及围绕周边的螺钉孔1548及相关沉孔1549的设置可以相对于阳极1512的环形凹槽1558来选择。气体分配器1510的直径可以是使得螺钉孔1548及相关沉孔1549被阳极1512的环形凹槽1558阴影屏蔽。通过将螺钉孔1548及沉孔1549设置在阳极1512的凹槽1558下方，可以使螺钉免受涂覆、溅射沉积、侵蚀及污染(这可能导致等离子体产生电弧)、气体分配器1510与热控制板1508的机械连接的劣化、或其他问题。

可替代地，在其中气体分配器螺钉1542被旋拧到热控制板内的螺纹孔中或者气体分配器螺钉被紧固于热控制板的底侧上的螺母的实施例中，沉孔1549的深度可以足以容纳气体分配器螺钉1542的头的厚度。在另一种可替代的实施方式中，螺钉孔1548可以具有螺纹，而气体分配器螺钉1542可以直接紧固于气体分配器1510。在这种设计中，螺钉孔1548可以是攻丝盲孔或攻丝通孔，并且顶部表面中无需沉孔1549。

在一些实施方式中，可能有利的是，将气体分配器1510′分成包括如图23B中所示的消耗构件及紧固构件的分离构件系统。在多数应用中，靠近离子源阳极及气体分配器形成的气体放电通常将通过离子溅射侵蚀气体分配器的中心顶部区域，而随着时间的过去在气体分配器的中心表面区域中留下不断加深的“碗状”磨损痕迹。通过将气体分配器1510′分成如所示的消耗中心板构件1510a′及外围的夹紧环1510b′，可以具有包括气体分配器1510′的子组件或系统，其中，中心板构件1510a′可被消耗并在定期安排的预防性维护过程中被替换，而保留外夹紧环1510b′以重复性使用。

中心板构件1510a′可以形成为在顶面与底面之间的具有不同直径的圆形圆盘。中心板构件1510a′的具有第一厚度的顶部1591a所具有的直径可以小于第二厚度的底部1591b的直径，从而形成环绕中心板构件1510a′的周向的第一周向凸缘1547′。

夹紧环1510b′可以形成为外径大于中心板构件1510a′的底部1591b的直径的环形环。夹紧环1510b′的内径可以从顶部处的较小直径成梯状地变化至底部处的较大直径，以形成第二周向凸缘1549′。夹紧环1510b′的较小内径的尺寸可以被设计成容纳中心板构件1510a′的顶部1591a的直径，而夹紧环1510b′的较大内径的尺寸可以被设计成容纳中心板构件1510a′的底部1591b的直径。因此，中心板构件1510a′的第一周向凸缘1547′沿周向界面与夹紧环1510b′的第二周向凸缘1549′相匹配。

周向夹紧环1510b′可以限定出具有用于凹入紧固螺钉上的螺母的沉孔的安装孔以及类似于以上关于图23A的气体分配器所论述的那些的周向边缘特征。然而，夹紧环1510b′可以可替代地限定出螺纹通孔1548′以容纳安装螺钉，这些安装螺钉通过夹紧环1510b′将气体分配器固定于下方的热控制板。

中心板构件1510a′与夹紧环1510b′之间的周向界面可以具有斜角或重叠特征以及紧公差。这些特征及公差可以有助于应付任何机械干扰及相关的径向材料应力，当用在离子源组件中时这些径向材料应力可能由于气体分配器1510′构件的热循环而产生。机械接合特征可以被设计成维持夹紧力或者可以被设计成由于部件的热膨胀而将源于任何径向机械干扰的力转换成向下的轴向力。该轴向力有助于维持中心板构件1510a′与外夹紧环1510b′之间及任何下方的传热片或热控制板之间的良好热接触。在中心板构件1510a′及外夹紧环1510b′由可以具有不同热膨胀特性的不同材料制成时，接合边界处的这些机械夹紧特征有助于维持夹紧力。

这种气体分配器组件1510′或系统还可以根据所使用的中心板构件1510a′的费用及特性提供设计灵活性。可以通过将可分离的周向夹紧环1510b′制成可再次使用的构件来实现费用节省。与可以由相对而言较昂贵的材料(例如，钽、钛、钨、热解石墨、及罕有的烧结陶瓷)制成的消耗中心板构件1510a′相比，周向夹紧环1510b′可以由更廉价的材料制成，例如，非磁性的不锈钢。

图24中更详细地示出了第二传热片1518。第二传热片1518大体上为由可压缩的石墨箔或其他导热的机械柔顺材料制成的薄的环形圆盘。在该实施例中，石墨箔是导电的。然而，可以采用其他电绝缘或导电材料，包括导热弹性体。如同其他传热片，如果第二传热片1518由可压缩的石墨箔制成，则第二传热片的厚度可以是0.005英寸至0.030英寸级，或更大或更小，这取决于设计考虑。邻近第二传热片1518的周向边缘可以形成有四个孔1562。这些孔1562可以围绕第二传热片1518的周向等距离地间隔开并与阳极1512中的钻孔1564对齐。当内螺钉1522延伸穿过热控制板1508及阳极1512时内螺钉1522穿过第二传热片1518中的孔1562，以最终接合磁极片1514。第二传热片1518还限定出容纳从阳极1512向下延伸的电极1529的第四电极孔1597，以与阳极电源接头1531相接合。

图25A及图25B更详细地描述了阳极1512。阳极1512是由导电的非磁性材料(例如，不锈钢、铜、钼、钛、硅、金刚砂或石墨)形成的厚的、圆柱形的环。阳极1512的中心孔1572可以通过一种或多种形状被限定成阳极1512的内壁1575从阳极1512的顶部向底部过渡。内壁1575的顶部1571的表面可以是平截头体形，并从阳极1512的顶部处的较宽直径开口向平截头体形顶部1571的底部处的较窄直径开口过渡。内壁1575的表面特征可以是平滑且连续的或者可以沿其长度具有变化的表面轮廓(轴向和/或周向)。

内壁1575的中间部1573的表面可以是具有与平截头体形顶部1571的底部的较窄直径相等的直径的圆柱形。中间部1573的直径可以稍小于或等于内接于气体分配器1510中的圆柱形凹槽1549的内边缘中的圆的直径。

内壁1575的底部1559的表面可以是从圆柱形的中间部1573向外且向下延伸至比气体分配器1510的直径更大的直径的圆面或斜面，以形成上述的环形凹槽1558。底部1559的深度1557大于气体分配器1510的厚度，从而使得在气体分配器1510的顶部与阳极1512之间存在分隔距离1555(参见图18)。

阳极1512的底部表面1556稍微凹入，以形成由阳极1512的外周向处的唇缘1579界定的环形圆盘。底部表面1556的周长大体上等于热控制板1508的周长，从而使阳极1512的唇缘1579邻近热控制板1508的外壁向下延伸。阳极1512的底部表面1556因此与热控制板1508的顶部表面1521相接合，并且唇缘1579接合热控制板1508的外壁，以对齐阳极1512与热控制板1508并防止其间的横向移动。

如图25A及图25B中所示以及以上所述，阳极1512限定出一组的四个孔1564，内螺钉1522穿过这些孔。孔1564的上部1566的直径可以大于下部1561的直径，以容纳绝缘支柱1526的较大直径。上部1566的直径还可以大于绝缘支柱1526的直径。在孔1564的上部1566与下部1561之间可以形成有直径与绝缘支柱1526的直径大体相等的中间部1565，绝缘支柱1526紧密地配合在该中间部内。中间部1565的直径因此小于上部1566的直径但大于下部1561的直径，从而在孔1564内形成一组成梯状的凸缘。

孔1564的下部1561的直径还大于内螺钉1522的直径，但内螺钉1522紧密地配合在绝缘支柱1526的轴内。如此，内螺钉1522居中于孔1564内，并与穿过阳极1512的孔1564的内壁分开且因此绝缘。内螺钉1522与阳极1512中的孔1564绝缘并分开，以防止阳极1512与呈相反电荷与极性的磁极片1514之间出现短路，这些磁极片支撑连接有螺钉1522的阴极1540。孔的同心的中间部及上部1565、1566在绝缘支柱1526的外表面与阳极1512的上孔部1566之间形成具有较大的长度与分隔距离纵横比的梯状内环形空间1553，该高纵横比的环形空间1553用作阴影屏蔽，以防止沿绝缘支柱1526的长度出现导电涂层，这在正常操作过程中可能发生，并因此会导致处于不同电势的阳极1512与磁极片1514之间出现导电通道。

阳极1512还限定出通向阳极1512的底部表面1556且邻近阳极1512的外周向并被设置在两个钻孔1564之间的电极座1567。图18中有利地示出了电极座1567。电极座1567可以设置在一对相邻钻孔1564之间的任何地方。在图18及图25A中所描述的示例性实施例中，电极座1567被设置成，与相邻的一对钻孔中的一个钻孔相比靠近另一个钻孔。电极座1567可以具有螺纹以允许阳极电极1529被旋拧到电极座1567中。电极座1567可以仅部分地穿过阳极1512的厚度。与电极座1567流体连通的较小直径的电极排气孔1569可以在电极座1567上方延伸，以在阳极1512的顶部表面中形成开口。在操作过程中，当离子源1500被设置在真空下时，电极排气孔1569允许空气或气体从电极座1567排出。

图26A及图26B更详细地描述了磁极片1514。类似于阳极1512，磁极片1514是圆柱形的环，但与阳极1512不一样厚。该磁极片可以由导磁材料形成，例如，400系列不锈钢。磁极片1514的中心孔1509由磁极片1514的内壁1515来限定，该中心孔是平截头体形的，并从磁极片1514的顶部处的较宽直径开口向磁极片1514的底部处的较窄直径开口过渡。中心孔1509在磁极片1514的底部处的直径的尺寸可以接近中心孔1572在阳极1512的顶部处的直径。

该磁极片的顶部表面1574延伸超过磁极片1514的圆柱形外壁1511以形成唇缘1517。唇缘1517突出在离子源1500的覆盖阳极部1550及底部1552的构件的侧壁(图中未示出)之外。在外壁1511处测量到的磁极片1514的外径稍大于冷却板1506及锚固板1505的直径。

如图26A及图26B中所示及以上所述，磁极片1514限定出其中固定有内螺钉1522的一组的四个螺纹孔1528。螺纹孔1528围绕内壁1515的顶部边缘等距离地间隔开并邻近该内壁的顶部边缘，该内壁在磁极片1514中限定出中心开口1509。螺纹孔1528的螺纹上部1587的直径可以小于下部1583的直径。下部1583的直径还可以大于绝缘支柱1526的直径。在每个螺纹孔1528的上部1587与下部1583之间可以形成有直径与绝缘支柱1526的直径大体相等的中间部1585，绝缘支柱1526紧密地配合在该中间部内。中间部1585的直径可以大于上部1587的直径但小于下部1583的直径，从而在螺纹孔1528内形成一组梯状凸缘。

孔的同心的中间部及下部1585、1583在绝缘支柱1526的外表面与孔1528的位于磁极片1514中的下部1583之间形成具有较大的长度与分隔距离纵横比的梯状内环形空间1568。该高纵横比的环形空间1568用作阴影屏蔽，以防止沿绝缘支柱1526的长度出现导电涂层，这在正常操作过程中可能发生，并因此会导致处于不同电势的阳极1512与磁极片1514之间出现导电通道。

磁极片1514还限定出围绕磁极片1514的周向等距离地间隔开的第二组的孔1532。每个孔1532可以沿径向与如图26A及图26B中所描述的对应的一个螺纹孔1528对齐，但孔1532与螺纹孔1528无需这样对齐。孔1532在大于阳极1512的外径的直径处间隔开，以将外螺钉1524设置在阳极1512的外壁外。孔1532形成有穿过上部1589通向磁极片1514的顶部表面1574的较大直径的沉孔。上部1589的直径及深度的尺寸被设计成允许插入到孔1532内的外螺钉1524的头凹入到磁极片1514内。上部1589的沉孔形式在孔1532内产生凸缘1577，外螺钉1524的头固定在该凸缘上。

磁极片1514还限定出与支撑阴极件1540的阴极支柱1539接合的一对支柱孔1513。支柱孔1513可以相对于彼此对称地设置在磁极片1514上且在大于阳极1512的外径的直径处彼此分开。支柱孔1513可以在如图26A中所描述的相邻的孔1532之间等距离地间隔开，或者支柱孔1513可以围绕磁极片1514设置。

磁极片1514还可以限定出用于将中空的阴极电子源(未示出)连接于离子源1500而不是阴极件1540的一对安装孔1519。如图15及图16中所示，当使用阴极件1540时，安装孔1519可以仅通过一对帽螺钉1507封闭。安装孔1519可以设置在任何两个相邻的所述的孔1532之间，但安装孔1519也可以设置在单个的孔1532的每一侧上。可以期望将安装孔1519设置在两个相邻的孔1532之间，这两个孔不一定是一对侧面支柱孔，但也不需要非是这样。可替代地，安装孔可以位于底部1502上以支撑中空的阴极电子源，在维修阳极组件1550时该中空的阴极电子源可以保持在原位置。

图27以横截面描述了具有可拆卸的阳极组件1650的低功率形式离子源1600的实施方式。离子源1600建立于支撑大体为圆柱形的磁体1604的底部1602之上。注意，与图15-图18的高功率离子源相反，低功率离子源1600不具有冷却板而是具有隔热板1606。隔热板1606设置在底部1602上方且围绕磁体1604并由多个支架1641支撑。阳极组件1650支撑在隔热板1606上。本体1603环绕底部组件1652及阳极组件1650并在顶部处与磁极片1614相接合且在底部处与底部1602相接合。

低功率离子源1600的阳极组件1650主要包括热控制板1608、气体分配器1610、阳极1612、及磁极片1614。阳极组件1650由隔热板1606支撑，该隔热板被看作是离子源1600的底部组件1652的一部分。热控制板1608还支撑气体分配器1610及阳极1612。磁极片1614安装在阳极1612上并与该阳极分开，以确保阳极1612与磁极片1614之间电绝缘。

并非主动地冷却阳极，隔热板1606作为热障以降低从阳极1612至磁体1604的传热。隔热板1606因此用来可靠地限制该低功率形式离子源1600中的磁体1604的温度，而无需额外的费用以及与用于图15-图18的高功率主动冷却离子源1500中的冷却板及传热片相关的复杂性。

低功率离子源1600的热控制板1608、气体分配器1610、阳极1612、及磁极片1614具有与图15-图18的高功率离子源1500的相应构件相同的设计并以相同的方式组装。然而，在低功率离子源1600中，这些构件之间没有插入传热片。没有机械柔顺的传热片来提高从阳极1612穿过热控制板1608至隔热板1606的热传导以及从气体分配器1610穿过热控制板1608至隔热板1606的热传导，可以极大地限制热通过热传导传递至磁体1604的传热。隔热板1606因此在阳极1612与磁体1604之间有效地提供了热分离或热障。

注意热控制板1608的一项功能是在高正电势的阳极1612与位于接地电势的隔热板1606之间提供电绝缘。热控制板1608的另一目的是防止工作气体在阳极1612与热控制板1608之间泄漏。通过完全填充阳极1612与隔热板1606之间的间隙，热控制板1608还确保通过气体管道1634注入的工作气体不会经过阳极1612的外侧后面及周围。这些功能类似于类似构件(即，图15-图18中的离子源1500中的热控制板1508)的功能。然而，与类似的热控制板1508相反，该低功率离子源1600中的热控制板1608事实上更多地是用来限制传热而不是提高传热。

隔热板1606可以由非磁性材料(诸如不锈钢或铜)制成并还限定出居中于隔热板1606的底侧的圆柱形凹口1686。此外，磁体1604及支架1641的长度为使得在已组装时在磁体1604端部与凹槽1686之间形成有小的腔1688。腔1688处于磁体1604的顶端处而不是底部，这是由于底部1602由磁性材料形成，并且磁体1604因此被吸引至底部1602且保持与底部直接接触。圆柱形的凹口1686及所形成的腔1688因此用来进一步限制从隔热板1606至磁体1604的传热。(注意，在高功率离子源1500中也是这样的。)

隔热板1606的设计及其在没有如上所述的机械柔顺的传热片情况下的使用仅是对于低功率离子源1600所想象出的隔热构造的一个实施例。其他实施例可以包括但并不限于，使用隔热板1606、热控制板1608和/或阳极1612上的表面结构和/或机械加工图案，以通过减小可用于热传导的表面面积来进一步限制而不是提高这些构件之间的热传导。

另外的实施例包括但并不限于，使用由电绝缘材料制成的两个或更多个堆叠的片或层1608a′、1608b′，以形成如图28的阳极组件1650′中所示的合成组件的热控制板1608′，而不是其他实施例中的单一的热控制板。形成层1608a′、1608b′的材料例如可以是高温陶瓷、石英、或金刚砂片或板(如上所述)和/或熔融的云母片或硅石片。用于热控制板1608′的任何这种合成组件可以与气体分配器1610′结合使用，以在气体分配器1610′后面形成气体高压间(例如，类似于图14中的气体高压间1436)，该气体分配器将引导气体流且便于将输入气体注入到阳极1612′的中心底部开口中。层1608a′、1608b′的顶层1608a′可以限定出凹口或者可以是环形的以限定出用以在热控制板1608′与气体分配器1610′之间产生气体高压间的空间。在该实施例中，气体分配器1610′可以仅配合在阳极1612′的底部中的凹口内并可以夹在阳极1612′与热控制板1608′之间的适当位置。

热控制板1608的该可替代的合成结构在低功率形式的离子源(即，没有流体冷却)中工作良好。在该低功率离子源中，热控制板1608′的合成组件可以提供用于引导围绕或穿过任何类型的电浮动气体分配器1610′(例如，穿过气体分配器1610′中的气体通道孔1611′)的气体所需的结构，从而将输入气体引导至阳极1612′，但限制从阳极1612′及气体分配器1610′至隔热板的能量的热传导或热辐射。

在另一实施例中，辐射挡板可以单独使用、与上述传热片一起使用、或者与上述传热片形成一体。这种辐射挡板可以用来限制从阳极1612及磁体1604穿过包括热控制板1608、气体分配器1610、及隔热板1606的各种中间构件的辐射传热。这些辐射挡板可以包括但并不限于，标准的辐射隔热技术，诸如这些中间构件的任何表面上的薄的有纹理的金属箔辐射屏蔽件和/或高反射率、低发射率的表面。

这种辐射屏蔽件的特定实施例可以是薄的反射金属箔片的形式，该金属箔片尺寸和形状可以是图20、图22、图24中的任何一个中所示的任何一种传热片的尺寸和形状。这些反射片可以具有有压痕的、有凹痕的、或其他凸起的有纹理的表面，以限制表面接触且进而使穿过片的热传导最小化。每个这种辐射屏蔽件通常可以将辐射传热减小约50％。此外，这种金属箔辐射屏蔽件可以包含在腔1688中。可以想象出各种方法来被动地增强对磁体1604和/或底部1602的冷却，例如，通过在本体1603上打孔、通过增大磁体1604的表面的辐射率、和/或通过向底部1602添加辐射翼来增强辐射冷却。

如图27中所描述的，气体分配器1610通过一组的三个螺钉1642及相应的螺母1644连接于热控制板1608。阳极1612利用一组的四个内螺钉1622固定于热控制板1608及磁极片1614。磁极片1614限定出一组的四个螺纹孔1628，这些螺纹孔被设计成容纳内螺钉1622的螺纹端。阳极1612类似地限定出一组的四个孔1664，内螺钉1622穿过这些孔以接合磁极片1614。当内螺钉1622穿过阳极1612中的孔时，管状的绝缘支柱1626可以环绕每个内螺钉1622的一部分。孔1664的直径大于内螺钉1622的直径，但内螺钉1622紧密地配合在绝缘支柱1626的轴内。如此，内螺钉1622被居中于孔1644并与穿过阳极1612的孔1664的内壁隔开且因此绝缘。

内螺钉1622还向上穿过热控制板1608中的孔1670。内螺钉1622的头与热控制板1608的底部表面1660相接合。当内螺钉1622在磁极片1614内被拧紧时，内螺钉1622因此将热控制板1608与相连的气体分配器1610、阳极1612及磁极片1614保持在一起，以形成阳极组件1650。尽管热控制板1608是导热的，但其还是电绝缘的，因此与绝缘支柱相结合使阳极1612与磁极片1614绝缘，该磁极片以别的方式由连接所有阳极组件1650构件的内螺钉1622电接合。示例性的热控制板1608可以是主要由氮化硼构成的陶瓷制品。

阳极组件1650通过一组的四个外螺钉1624连接于离子源底部组件1652。外螺钉1624延伸穿过围绕磁极片1614的周向等距离地间隔开的一组的四个孔1632。外螺钉1624邻近阳极1612的外壁但与其间隔开地向下延伸。

隔热板1606内限定出一组的四个孔1638，并且这些孔围绕隔热板1606的周向等距离地间隔开。每个孔1638均形成有邻近隔热板1606的顶部表面的平截头体形沉孔1633，以有助于引导外螺钉1624穿过孔1638。每个孔1638的下部1645均具有螺纹。每个外螺钉1624均固定在隔热板1606内的对应的一个螺钉孔1645中，因此将阳极组件1650固定于底部组件1652。

虽然已经以一定的特定性或者参照一个或更多的个体实施例描述了本发明的不同实施例，但是本领域普通技术人员仍然能够在不脱离本发明精神的范围内对所披露的实施例做出多种更改。所有的方向性参照(例如，远、近、上、下、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下面、竖直、水平、顺时针和逆时针)都只是用于帮助读者理解本发明的识别目的，并不因此产生尤其对于位置、方向或者发明使用的限制。连接参考(例如，附着、接合、连接和结合)应当广义地解释，且除非另有指明外，可能包括一组元件之间的中间件以及元件之间的相对运动。同样地，连接参考并不必然表示两个元件直接相连并且相对于彼此处于固定的关系。上文包括的或者附图中所示的所有内容都应该被解释为仅是例证性的，而非限制性的。在不脱离权利要求书所限定的本发明基本元件的基础上，可以做出细节或者结构上的改变。

Claims (100)

1.一种用于具有底部组件的离子源的可拆卸的阳极组件，所述阳极组件包括：

磁极片，可拆卸地连接于所述底部组件；

热控制板；

气体分配器，可拆卸地连接于所述热控制板；以及

阳极，可拆卸地连接于所述热控制板及所述磁极片并与所述磁极片电绝缘；其中，

在从所述阳极的开口端出来的气体加速之前，所述阳极、所述气体分配器、及所述热控制板之间的界面封闭地包围从所述底部组件进入到所述阳极组件中的任何气体，防止这些气体从由所述阳极、所述气体分配器、及所述热控制板界定的体积中漏出；

当从所述底部组件移除所述磁极片时，所述磁极片、所述热控制板、所述气体分配器、及所述阳极作为一个整体组件与所述离子源分开。

2.根据权利要求1所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括导热的传热片，所述导热的传热片介于所述气体分配器与所述热控制板之间。

3.根据权利要求1所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括导热的传热片，所述导热的传热片介于所述阳极与所述热控制板之间。

4.根据权利要求1所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括导热的传热片，所述导热的传热片介于所述热控制板与所述底部组件之间。

5.根据权利要求1所述的可拆卸的阳极组件，其中，所述控制板进一步包括电绝缘材料，并且所述阳极组件进一步包括：

导热的第一传热片，介于所述气体分配器与所述热控制板之间；

导热的第二传热片，介于所述阳极与所述热控制板之间；以及

导热的第三传热片，介于所述热控制板与所述底部组件之间。

6.根据权利要求5所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括阳极电极，所述阳极电极可拆卸地连接在所述阳极中的凹口内，并在所述阳极的底面下方延伸穿过所述第二传热片内限定的第一电极孔、穿过所述热控制板内限定的第二电极孔、且穿过所述第三传热片中限定的第三孔。

7.根据权利要求1所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括，适于将所述阳极组件连接于所述底部组件的至少两个外螺钉，其中，

所述磁极片限定出至少两个外孔，所述至少两个外螺钉穿过所述至少两个外孔。

8.根据权利要求7所述的可拆卸的阳极组件，其中，所述热控制板限定出至少两个孔，至少两个内螺钉穿过所述至少两个孔。

9.根据权利要求7所述的可拆卸的阳极组件，其中，所述磁极片内的至少两个内孔具有螺纹。

10.根据权利要求1所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括：

电绝缘且导热的第一传热片，介于所述气体分配器与所述热控制板之间；

电绝缘且导热的第二传热片，介于所述阳极与所述热控制板之间；

电绝缘且导热的第三传热片，介于所述热控制板与所述底部组件之间。

11.根据权利要求10所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括阳极电极，所述阳极电极可拆卸地连接在所述阳极中的凹口内，并在所述阳极的底面下方延伸穿过所述第二传热片内限定的第一电极孔、穿过所述热控制板内限定的第二电极孔、且穿过所述第三传热片内限定的第三孔。

12.根据权利要求1所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括，适于将所述阳极连接于所述磁极片及所述热控制板的至少两个内螺钉；其中，

所述阳极包括至少两个通孔，所述至少两个内螺钉对应穿过所述至少两个通孔；

所述热控制板包括至少两个孔，所述至少两个内螺钉对应穿过所述至少两个孔；并且

所述磁极片限定出至少两个内孔，所述至少两个内螺钉对应接合在所述至少两个内孔内。

13.根据权利要求9所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括至少两个绝缘支柱，所述至少两个绝缘支柱适于分别环绕所述至少两个内螺钉的至少一部分，其中，所述至少两个绝缘支柱使所述阳极与所述至少两个内螺钉绝缘。

14.根据权利要求13所述的可拆卸的阳极组件，其中，所述至少两个绝缘支柱在所述阳极与所述磁极片之间产生分隔距离。

15.根据权利要求3所述的可拆卸的阳极组件，其中，

所述热控制板进一步限定出具有顶部表面及底部表面的圆盘；

所述圆盘限定出气体管道，所述气体管道被设置成与所述离子源的底部组件中的邻近所述圆盘的底部表面的气体口相接合，并且所述气体管道进一步被设置成在所述阳极组件内的邻近所述圆盘的顶部表面的所述传热片下面离开所述圆盘的顶部表面；并且

所述圆盘在所述顶部表面内限定出至少一个通道，所述通道从所述气体管道延伸至所述气体管道的径向向外的一位置。

16.根据权利要求15所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括至少两个紧固螺钉，其中，

所述气体分配器限定出至少两个孔，所述至少两个紧固螺钉分别穿过所述至少两个孔；

所述圆盘限定出至少两个内孔，所述至少两个内孔被设置成分别与所述气体分配器中的被所述至少两个紧固螺钉穿过的所述至少两个孔接合；并且

所述至少两个紧固螺钉将所述气体分配器连接于所述热控制板。

17.根据权利要求1所述的可拆卸的阳极组件，其中，

所述气体分配器进一步包括具有顶部表面及底部表面的圆盘；

所述圆盘限定出用于容纳紧固螺钉的至少两个孔；

所述阳极是环形的；并且

所述圆盘中的所述至少两个孔相对于环形阳极被设置成使得所述至少两个孔被设置在所述环形阳极的内径外。

18.根据权利要求1所述的可拆卸的阳极组件，其中，

所述阳极是环形；

所述气体分配器的尺寸被设计成配合在环形阳极的环形凹槽内并在所述阳极组件中被固定于所述环形阳极与所述热控制板之间；

所述热控制板限定出气体管道，所述气体管道被设置成与所述离子源的底部组件中的邻近所述热控制板的底部表面的气体口相接合，并且所述气体管道进一步被设置成在所述气体分配器下方离开所述热控制板的顶部表面；并且

在所述气体分配器及所述热控制板的顶部表面的下方形成有气体高压间。

19.根据权利要求18所述的可拆卸的阳极组件，其中，所述热控制板的顶部表面限定出凹口，以在所述热控制板与所述气体分配器之间产生所述气体高压间。

20.根据权利要求18所述的可拆卸的阳极组件，其中，所述气体分配器限定出一个或多个气体通道孔，气体可以从所述气体高压间穿过所述气体通道孔到达由所述环形阳极限定的中心腔。

21.根据权利要求1所述的可拆卸的阳极组件，其中，所述热控制板由一种或多种电绝缘材料制成的两层或更多层形成。

22.一种用于具有底部组件的离子源的可拆卸的阳极组件，所述阳极组件包括：

磁极片，限定出四个内孔及四个外孔；

热控制板，限定出四个外孔；

气体分配器，可拆卸地连接于所述热控制板；

阳极，限定出设置在所述磁极片与所述热控制板之间的四个通孔；

导热的第一传热片，介于所述气体分配器与所述热控制板之间；

导热的第二传热片，介于所述阳极与所述热控制板之间；

导热的第三传热片，介于所述热控制板与所述底部组件之间；

四个内螺钉，适于穿过所述阳极中的所述四个通孔、所述磁极片中的四个内孔、及所述热控制板中的四个外孔，以将所述阳极可拆卸地连接于所述磁极片及所述热控制板；以及

四个外螺钉，适于穿过所述磁极片中的四个外孔，以将所述磁极片可拆卸地连接于所述底部组件，其中

当将所述四个外螺钉从与所述底部组件的连接中移除时，所述磁极片、所述热控制板、所述气体分配器、及所述阳极作为一个整体组件与所述离子源分开。

23.根据权利要求22所述的可拆卸的阳极组件，其中，所述磁极片中的所述四个外螺钉被设置于所述阳极的外径以外。

24.根据权利要求22所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括阳极电极，所述阳极电极可拆卸地连接在所述阳极中的凹口内，并在所述阳极的底面下方延伸穿过所述第二传热片内限定的第一电极孔、穿过所述热控制板内限定的第二电极孔、且穿过所述第三传热片中限定的第三孔。

25.根据权利要求22所述的可拆卸的阳极组件，其中，所述第一传热片、所述第二传热片、及所述第三传热片中的每个进一步包括电绝缘的材料。

26.根据权利要求22所述的可拆卸的阳极组件，进一步包括三个紧固螺钉，其中

所述气体分配器限定出所述三个紧固螺钉分别穿过的三个孔；

所述第二传热片限定出被设置成分别与所述气体分配器中的被所述三个紧固螺钉穿过的三个孔相接合的三个孔；

所述热控制板进一步限定出三个内孔，所述三个内孔被设置成分别与所述第二传热片中的三个孔及所述气体分配器中的被所述三个紧固螺钉穿过的三个孔相接合；并且

所述三个紧固螺钉将所述气体分配器连接于所述热控制板。

27.根据权利要求22所述的可拆卸的阳极组件，其中，在从所述阳极的开口端出来的气体加速之前，所述阳极、所述气体分配器、所述热控制板、及所述第一传热片、所述第二传热片和所述第三传热片之间的界面包含有从所述底部组件并由所述阳极、所述气体分配器、所述热控制板、及所述第一传热片、所述第二传热片、及所述第三传热片界定的体积中漏出而进入到所述阳极组件中的任何气体。

28.一种用于结合到离子源的阳极组件中的热控制板，所述热控制板包括：

具有顶部表面及底部表面的圆盘，其中

所述圆盘限定出气体管道，所述气体管道被设置成与所述离子源的底部组件中的邻近所述圆盘的底部表面的气体口相接合，并且所述气体管道进一步被设置成在所述阳极组件内的邻近所述圆盘的顶部表面的所述气体分配器下面离开所述热控制板的顶部表面；

所述圆盘限定出至少两个内孔，所述至少两个内孔被设置成与将所述气体分配器连接于所述热控制板的顶部表面的至少两个紧固螺钉相接合；

所述圆盘限定出至少两个外孔，所述至少两个外孔被设置成与在所述阳极组件的磁极片和所述圆盘的底部表面之间延伸的至少两个内螺钉相接合；并且

所述圆盘在所述顶部表面内限定出至少一个通道，所述至少一个通道从所述气体管道延伸至所述气体管道的径向向外的一位置。

29.根据权利要求28所述的热控制板，其中，所述至少一个通道包括多个通道。

30.根据权利要求28所述的热控制板，其中，所述气体管道居中于所述圆盘内。

31.根据权利要求30所述的热控制板，其中，所述至少一个通道包括从所述气体管道径向地延伸的多个通道。

32.根据权利要求31所述的热控制板，其中，所述多个通道中的每一个均与每个相邻通道等距离地间隔开。

33.根据权利要求32所述的热控制板，其中，所述多个通道包括六个通道。

34.根据权利要求31所述的热控制板，其中，

所述圆盘进一步限定出环形通道，所述环形通道的外径稍大于所述气体分配器的直径，而所述环形通道的内径稍小于所述气体分配器的直径；并且

所述环形通道与所述多个通道中的每个都相交。

35.根据权利要求33所述的热控制板，其中，

所述圆盘进一步限定出环形通道，所述环形通道的外径稍大于所述气体分配器的直径，而所述环形通道的内径稍小于所述气体分配器的直径；并且

所述环形通道与所述六个通道中的每个都相交。

36.根据权利要求35所述的热控制板，其中，所述环形通道与所述气体管道同心。

37.根据权利要求35所述的热控制板，其中，

所述环形通道与所述六个通道的相交形成六个楔形岛；并且

至少两个内孔分别形成在所述六个楔形岛中的两个中。

38.根据权利要求35所述的热控制板，其中，

所述至少两个内孔包括三个内孔；

所述环形通道与所述六个通道的相交形成六个楔形岛；

所述三个内孔分别形成在所述六个楔形岛中的第一组的三个楔形岛内；并且

所述六个楔形岛中的第二组的三个楔形岛中的每一个均将所述六个楔形岛中的所述第一组的三个楔形岛中的每一个与所述第一组的三个楔形岛中的相邻一个分开。

39.根据权利要求28所述的热控制板，其中，所述热控制板的外径稍小于由所述热控制板支撑的相邻阳极的外径。

40.根据权利要求28所述的热控制板，进一步包括用于穿过阳极电极的电极孔。

41.根据权利要求40所述的热控制板，其中，所述电极孔邻近所述圆盘的外周向设置。

42.根据权利要求41所述的热控制板，其中，所述电极孔邻近所述至少两个外孔之一而设置。

43.根据权利要求28所述的热控制板，其中，所述至少两个外孔邻近所述圆盘的外周向设置。

44.根据权利要求28所述的热控制板，其中，所述热控制板是导热的。

45.根据权利要求28所述的热控制板，其中，所述热控制板是电绝缘的。

46.根据权利要求28所述的热控制板，其中，所述热控制板既是导热且电绝缘的。

47.根据权利要求28所述的热控制板，其中，所述热控制板包括陶瓷材料。

48.根据权利要求47所述的热控制板，其中，所述热控制板包括氮化硼。

49.根据权利要求28所述的热控制板，其中，所述热控制板由一种或多种电绝缘材料制成的两层或更多层形成。

50.一种用于结合到离子源的阳极组件中的热控制板，所述热控制板包括：

具有顶部表面及底部表面的圆盘，其中所述圆盘限定出：

气体管道，所述气体管道被设置成与所述离子源的底部组件中的邻近所述圆盘的底部表面的气体口相接合，并且所述气体管道进一步被设置成在所述阳极组件内的邻近所述圆盘的顶部表面的气体分配器下面离开所述热控制板的顶部表面；

位于所述顶部表面内的六个通道，所述六个通道从所述气体管道径向地延伸至所述气体管道的径向向外的一位置；

环形通道，所述环形通道的外径稍大于所述气体分配器的直径，而所述环形通道的内径稍小于所述气体分配器的直径，所述环形通道围绕所述气体管道同心地设置，并与所述六个通道的每个相交以形成六个楔形岛；

三个内孔，所述三个内孔设置在所述六个楔形岛中的彼此不邻近的三个楔形岛内，以与将所述气体分配器连接于所述热控制板的顶部表面的三个紧固螺钉相接合；以及

四个外孔，所述四个外孔邻近所述圆盘的外周向设置，以与在所述阳极组件的磁极片和所述圆盘的底部表面之间延伸的四个螺钉相接合。

51.一种用于结合到离子源的阳极组件中的热控制板，所述热控制板包括：

具有顶部表面及底部表面的圆盘，其中

所述圆盘限定出气体管道，所述气体管道被设置成与所述离子源的底部组件中的邻近所述圆盘的底部表面的气体口相接合，并且所述气体管道进一步被设置成在所述阳极组件内的邻近所述圆盘的顶部表面的气体分配器下面离开所述热控制板的顶部表面进入气体高压间；

所述圆盘限定出至少两个外孔，所述至少两个外孔被设置成与在所述阳极组件的磁极片和所述圆盘的底部表面之间延伸的至少两个内螺钉相接合；

52.根据权利要求51所述的热控制板，其中，所述圆盘在所述顶部表面中限定出至少一个通道，所述至少一个通道从所述气体管道延伸至所述气体管道的径向向外的一位置。

53.根据权利要求51所述的热控制板，其中，所述圆盘的顶部表面限定出凹口，以在所述热控制板与所述气体分配器之间产生所述气体高压间。

54.根据权利要求51所述的热控制板，其中，所述热控制板由一种或多种电绝缘材料制成的两层或更多层形成。

55.根据权利要求54所述的热控制板，其中，所述两层或更多层中的顶层限定凹口，以在所述热控制板与所述气体分配器之间产生气体高压间。

56.一种用于结合到离子源的阳极组件中的气体分配器，所述气体分配器包括：

具有顶部表面及底部表面的圆盘，其中

所述圆盘限定出至少两个孔，以用于容纳相应的紧固螺钉；并且

所述至少两个孔相对于所述阳极组件中的环形阳极被设置成使所述至少两个孔被设置在所述环形阳极的内径外。

57.根据权利要求56所述的气体分配器，其中，所述至少两个孔是所述圆盘内的通孔。

58.根据权利要求57所述的气体分配器，其中，所述至少两个孔进一步包括所述顶部表面内的沉孔。

59.根据权利要求58所述的气体分配器，其中，所述沉孔的凹口具有的深度基本等于或稍大于旋拧在对应的一个紧固螺钉上的螺母的厚度。

60.根据权利要求58所述的气体分配器，其中，所述沉孔的凹口具有的深度基本等于或稍大于对应的一个紧固螺钉的头的厚度。

61.根据权利要求56所述的气体分配器，其中，所述圆盘的邻近所述顶部表面的周向边缘是有斜角的。

62.根据权利要求56所述的气体分配器，其中，所述圆盘的邻近所述顶部表面的周向边缘是圆形的。

63.根据权利要求56所述的气体分配器，其中，所述至少两个孔包括三个孔。

64.根据权利要求63所述的气体分配器，其中，所述三个孔围绕所述气体分配器的外周向等距离地间隔开且邻近所述气体分配器的外周向。

65.根据权利要求56所述的气体分配器，其中，所述至少两个孔具有螺纹。

66.根据权利要求65所述的气体分配器，其中，所述至少两个孔是形成在所述圆盘的底部表面中的盲孔。

67.根据权利要求56所述的气体分配器，其中，所述圆盘的底部表面基本是平坦的。

68.根据权利要求56所述的气体分配器，其中，所述气体分配器包括选自由不锈钢、石墨、钼、钛、钽、石英、及陶瓷组成的组中的至少一种材料。

69.根据权利要求56所述的气体分配器，其中，所述气体分配器在顶部表面与底部表面之间具有0.100英寸与0.250英寸之间的厚度。

70.一种用于结合到离子源的阳极组件中的气体分配器，所述气体分配器包括：

具有顶部表面及底部表面的圆盘，其中

所述圆盘限定出围绕所述气体分配器的外周向等距离地间隔开且邻近所述气体分配器的外周向的三个孔，以用于容纳对应的紧固螺钉；

所述三个孔中的每一个均包括一个沉孔，所述沉孔具有的深度基本等于或稍大于旋拧在对应的一个紧固螺钉上的螺母的厚度；并且

所述三个孔相对于所述阳极组件中的环形阳极被设置成使所述三个孔被设置在所述环形阳极的内径外。

71.根据权利要求70所述的气体分配器，其中，所述圆盘的邻近所述顶部表面的周向边缘是有斜角的。

72.根据权利要求70所述的气体分配器，其中，所述圆盘的邻近所述顶部表面的周向边缘是圆形的。

73.一种用于结合到离子源的阳极组件中的气体分配器，所述气体分配器包括：

环形夹紧环，具有构成第一周向凸缘的第一内径和第二内径；以及

板构件，具有构成第二周向凸缘的第一外径和第二外径，其中，所述第一周向凸缘与所述第二周向凸缘相匹配以将所述板构件保持在所述环形夹紧环内。

74.根据权利要求73所述的气体分配器，其中，

所述环形夹紧环进一步限定出至少两个孔，以用于容纳对应的紧固螺钉；并且

所述至少两个孔相对于所述阳极组件中的环形阳极被设置成使所述至少两个孔被设置在所述环形阳极的内径外。

75.根据权利要求74所述的气体分配器，其中，所述至少两个孔具有螺纹。

76.根据权利要求73所述的气体分配器，其中，所述板构件限定出气体可以通过的一个或多个气体通道孔。

77.一种用于结合到离子源的阳极组件中的气体分配器，所述气体分配器包括：

环形紧固构件，所述环形紧固构件的尺寸相对于所述阳极组件中的环形阳极被设计成使所述环形紧固构件被设置在所述环形阳极的内径外；以及

消耗构件，所述消耗构件的尺寸被设计成配合在所述环形阳极的内径内并通过所述环形紧固构件固定在所述阳极组件内。

78.根据权利要求77所述的气体分配器，其中，所述消耗构件的尺寸被设计成配合在所述环形紧固构件的内径内。

79.根据权利要求77所述的气体分配器，其中，所述消耗构件限定出气体可以通过的一个或多个气体通道孔。

80.一种用于结合到离子源的阳极组件中的气体分配器与热控制板之间的传热片，所述传热片包括：

导热圆盘，所述导热圆盘限定出位于所述导热圆盘的周向边缘内且围绕所述导热圆盘的周向边缘等距离地间隔开的三个开口；其中

所述导热圆盘的第一直径小于所述气体分配器的第二直径及所述热控制板的相邻表面内的环形凹口的第三外径。

81.根据权利要求80所述的传热片，其中，所述三个开口中的每一个均是大体上为U形的切口。

82.根据权利要求80所述的传热片，其中，所述传热片进一步是电绝缘的。

83.根据权利要求80所述的传热片，其中，所述传热片具有的厚度在0.005英寸与0.030英寸之间。

84.根据权利要求80所述的传热片，其中，所述传热片由柔性的石墨片形成。

85.一种用于结合到离子源的阳极组件中的环形阳极与热控制板之间的传热片，所述传热片包括：

导热扁平环，所述扁平环具有：

稍小于所述环形阳极的底面的外径的外径，以及

与所述环形阳极的底面的内径基本相等且大于所述热控制板的相邻表面中的环形凹口的外径的内径，

其中，所述扁平环进一步限定出

四个孔，邻近所述扁平环的外周向且围绕所述扁平环的外周向等距离地间隔开，以及

电极孔，邻近所述四个孔之一而设置。

86.根据权利要求85所述的传热片，其中，所述传热片进一步是电绝缘的。

87.根据权利要求85所述的传热片，其中，所述传热片具有的厚度在0.005英寸与0.030英寸之间。

88.根据权利要求85所述的传热片，其中，所述传热片由柔性的石墨片形成。

89.一种用于结合到离子源的热控制板与底部组件之间的传热片，

所述传热片包括：

导热圆盘，所述圆盘的直径与所述热控制板的直径基本相等，

其中所述圆盘进一步限定出：

四个外孔，邻近所述圆盘的周向且围绕所述圆盘的周向等距离地间隔开；

电极孔，邻近所述四个孔之一而设置；

气体管道，居中于所述圆盘；以及

三个内孔，距离所述气体管道同一径向距离地设置且围绕所述气体管道等角度地间隔开，从而使所述三个内孔中的每一个均与将气体分配器保持于所述阳极组件内的热控制板的对应紧固螺钉相对齐。

90.根据权利要求89所述的传热片，其中，所述传热片进一步是电绝缘的。

91.根据权利要求89所述的传热片，其中，所述传热片具有的厚度在0.005英寸与0.030英寸之间。

92.根据权利要求89所述的传热片，其中，所述传热片由柔性石墨片形成。

93.一种用于结合到离子源的阳极组件中的传热片的集合，所述集合包括：

用于设置在气体分配器与热控制板之间的第一传热片，其中，所述第一传热片进一步包括：

导热的第一圆盘，所述第一圆盘的第一直径小于所述气体分配器的第二直径以及所述热控制板的相邻表面中的环形凹口的第三外径，其中

所述第一圆盘进一步限定出位于所述第一圆盘的周向边缘内且围绕所述第一圆盘的周向边缘等距离地间隔开的三个开口；

用于设置在阳极与所述热控制板之间的第二传热片，其中，所述第二传热片进一步包括：

导热扁平环，所述扁平环具有：

稍小于所述环形阳极的底面外径的外径，以及

与所述环形阳极的底面的内径基本相等且大于所述热控制板的相邻表面中的环形凹口的外径的内径，其中，所述扁平环进一步限定出：

四个孔，邻近所述扁平环的外周向且围绕所述扁平环的外周向等距离地间隔开；以及

电极孔，邻近所述四个孔之一而设置；以及

用于设置在所述热控制板与所述离子源的底部组件之间的第三传热片，其中，所述第三传热片进一步包括：

导热的第二圆盘，所述第二圆盘的直径与所述热控制板的直径基本相等，其中所述第二圆盘进一步限定出：

四个外孔，邻近所述第二圆盘的周向且围绕所述第二圆盘的周向等距离地间隔开；

电极孔，邻近所述四个孔之一而设置；

气体管道，居中于所述第二圆盘内；以及

三个内孔，距离所述气体管道同一径向距离地设置且围绕所述气体管道等角度地间隔开。

94.根据权利要求93所述的集合，其中，所述集合中的第三传热片进一步是电绝缘的。

95.根据权利要求93所述的集合，其中，所述集合中的每个传热片进一步是电绝缘的。

96.根据权利要求93所述的集合，其中，所述集合中的每个传热片均由柔性的石墨片形成。

97.根据权利要求93所述的集合，其中，所述集合中的每个传热片具有的厚度在0.005英寸与0.030英寸之间。

98.根据权利要求93所述的集合，进一步包括所述集合中的气体分配器。

99.根据权利要求98所述的集合，其中，所述气体分配器进一步包括：

具有顶部表面及底部表面的圆盘，其中

所述圆盘限定出至少两个孔，以用于容纳对应的紧固螺钉；并且

所述至少两个孔相对于所述阳极组件中的环形阳极被设置成使所述至少两个孔被设置在所述环形阳极的内径外。

100.一种用于结合到离子源的阳极组件中的消耗构件的替换集合，包括：

热控制板，所述热控制板进一步包括导热圆盘，所述导热圆盘限定出位于所述导热圆盘的周向边缘内且围绕所述导热圆盘的周向边缘等距离地间隔开的三个开口；以及

气体分配器，所述气体分配器进一步包括：

具有顶部表面及底部表面的圆盘，其中

具有顶部表面及底部表面的所述圆盘限定出至少两个孔，以用于容纳对应的紧固螺钉；并且

所述至少两个孔相对于所述阳极组件中的环形阳极被设置成使所述至少两个孔被设置在所述环形阳极的内径外；并且其中

所述导热圆盘具有的第一直径小于所述气体分配器的第二直径以及所述阳极组件内的所述热控制板的相邻表面中的环形凹口的第三外径。

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