CN105862006B - 具有蒸发器的离子源 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种具有蒸发器的离子源，离子源可具有蒸发器并使用以下之一或更多方式减少蒸发器内的温差。首先，至少一个热绝缘体设置邻近于部分容器并且远离特别热源，其中蒸发器的容器由该特别热源加热。其次，至少一个热绝缘体设置在加热器周围，其中该容器设置在蒸发器内并由加热器加热。第三，至少一个辐射遮罩设置用于让热能通过外壳与通道元件，其中电弧室藉由通道元件机械连接至外壳。因此热绝缘体可减少热能损失，同时蒸发器内的温差亦减少。此外，具有多个开孔的中空的扩散器用于增加传导性并减少已蒸发材料的凝结。

Description

具有蒸发器的离子源

技术领域

本发明有关于一种离子源，特别是有关于一种具有蒸发器(vaporizer)的离子源，此蒸发器使用热绝缘体以减少热能散失及/或使用具有高热传导性的辐射遮罩以导热，使得蒸发器内温度分布可更均匀，亦特别是有关于一种具有蒸发器的离子源，此蒸发器使用具有多个开孔的中空扩散器以将已蒸发材料自蒸发器内的容器传送至电弧室。

背景技术

离子注入对于现代元件制造技术，例如半导体元件制造或平面面板制造技术而言，是属必须但却昂贵的工艺。离子注入主要是用于将化学活跃材料物掺杂-引入例如通常是硅的半导体材料的工作件内。在多数的情况下并无可替代离子注入的其他工艺。离子注入在其他应用方面亦有增加的趋势，例如元件上关键区域的定义以及工作件内掺质迁移率(mobility)的控制。

目前主流使用中的离子注入机为离子束线型(beam-line type)离子注入机，其中电浆是于电弧室内生成与维持，且其中大量的离子被连续地自电弧室中抽离接着在工作件被注入前被调整成为具有所需种类离子的离子束。很明显地当离子被连续地自电弧室中抽离时，具有所需种类离子的材料必续被连续地供应至电弧室内以维持电浆。

一般而言，当具有特定种类离子的气体状态材料可在室温下存在时，为了简化硬件与操作，此气体状态材料是储存于电弧室外接着被传送至电弧室，使具有此特定种类离子的电浆可被维持。例如被广泛使用以用于提供磷的磷化氢(PH3)气体、被广泛使用以用于提供砷的砷化氢(AsH3)气体以及被广泛使用以用于提供硼的三氟化硼(BF 3)气体。不过对于某些其他特别种类离子而言，并无可用的气体状态材料，至少并无商业化气体状态材料。例如锑(Sb)、铟(In)与铝(Al)对于半导体工艺而言是有价值的材料，但尚没有商业化贩售的气体状态材料。举例来说，这些元素材料的注入为新发展的课题，但大部分的此种元素材料是以化合物的形式存在，例如室温下的金属氧化物。

很常见的是当特定种类离子在室温下无法由气体状态材料提供时，邻近电弧室的蒸发器被广泛用于承载具有此特定种类离子的固态或液态材料，使得已蒸发的材料能自蒸发器传送至附近的电弧室。

图1A显示常见离子源结构。蒸发器10设置于电弧室16的邻近并具有外壳11、容器12与通道元件13。容器12，例如箱型或管形容器，是位于外壳11内并用于储存将蒸发的固态或液态材料，而通道元件13，例如具有开孔的喷嘴及/或金属管，是机械连接至容器12以使被蒸发的材料可自容器12经通道元件13传送至电弧室16。由于电弧室的温度通常至少达摄氏数百度，且由于电弧室16与外壳11之间的距离并不远，电弧室16形同作为热源，提供热能进入容器12以蒸发储存的材料。请注意材料的蒸发温度可由低于摄氏五十度至高于摄氏一千度。

图1B显示另一常见离子源结构。蒸发器10具有外壳11、容器12、通道元件13与加热器14。容器12，例如箱型或管形容器，是位于外壳11内并用于储存待蒸发的固态或液态材料。由于外壳11直接与电弧室16接触，使被蒸发的材料可直接传送至电弧室16。加热器14，例如烤箱或一些加热线圈，是位于外壳11内并邻近容器12，以加热储存于容器12内的固态或液态材料。在此结构中待蒸发的材料至少由加热器14加热。因此当加热器14温度够高，蒸发温度高于电弧室16温度的材料仍可由加热器14加以蒸发。

此外仍有其他一些常见离子源结构。举例来说，如图1C所示，可选择的离子源结构变化为图1A与图1B离子源结构的组合，其中外壳11与电弧室16分离但仍邻近电弧室16，且通道元件13用于连接电弧室16至由外壳11内加热器14加热的容器12。举例来说，如图1D所示，可选择的离子源结构变化为热遮罩15设置于电弧室16与外壳11之间以阻挡至少一部分来自电弧室16的热辐射，并主要以加热器14加热储存在容器12内的材料。

尽管如此，上述离子源结构仍有一些缺点。

首先不同材料通常具有不同蒸发温度，甚至含有相同种类离子的不同材料亦具有不同蒸发温度，但电弧室16的温度通常无法特别调整至所需的蒸发温度，因为此温度不可避免会影响电弧室内的电浆，接着不可避免地会影响取自电浆的离子数量。因此，材料的蒸发，例如容器12内材料的蒸发速率在电弧室16为热源时通常并非为最佳化，无论加热器14是否作为热源，即使热遮罩15被用来减少电弧室16的效应。

其次，由于实际操作的限制，电弧室的温度可能起伏变动，即便电弧室16内的电浆温度并未动态调整来提供具有不同能量/密度的离子。因此自电弧室16传送至容器12的热能不可避免地并不稳定。此外，加热器14提供的热亦可能由于实际操作的限制而不稳定或不平均。因此，蒸发器10内的材料蒸发过程以及已蒸发材料自蒸发器10传送至电弧室16的流速往往是不稳定的，其不可避免地影响电弧室16内的电浆。

第三，已蒸发材料可能在容器12至电弧室16的传送路径上凝结，这是因为通道元件13二端可能被热源，例如电弧室16与加热器14，非直接地加热。

第四，自容器12散失的热通常不均匀，甚至有些无法控制，这是因为容器12、外壳11与蒸发器10其他部分实际结构的限制。因此，不仅容器12内材料的蒸发速率因散热而下降，同时容器12内材料的蒸发速率也因而不均匀。因此蒸发器10的功能因实际散热而衰减。

第五，容器12内待蒸发材料的分布也可能不均匀，特别是储存材料的分布与通道元件13之间的相对几何关系。因此，气态的已蒸发材料的产生亦可能不均匀。

第六，使用蒸发器不可避免地增加离子源的成本与复杂性，特别是当使用不同材料时蒸发器的某些部分也可以更换时。

因此，需要发展新颖的离子源蒸发器以更均匀及更稳定地蒸发材料与输送已蒸发材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的离子源存在的问题而提供一种具有蒸发器的离子源，以更均匀及更稳定地蒸发材料与输送已蒸发材料。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种具有蒸发器的离子源，包含：电弧室；及设置邻近于该电弧室的蒸发器，包含：邻近于该电弧室的外壳；位于该外壳内的容器；及邻近于该外壳的热绝缘体；其中该容器储存待蒸发的材料；其中该容器的第一部分面向该电弧室且第二部分面向该热绝缘体。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的离子源，其中该第一部分与该第二部分为该容器的相对二端。

较佳的，前述的离子源，其中该热绝缘体机械连接至该容器的该第二部分。

较佳的，前述的离子源，其中该热绝缘体与该容器的该第二部分相互机械性地分离。

较佳的，前述的离子源，其中该热绝缘体位于该外壳之外但邻近该外壳。

较佳的，前述的离子源，其中该热绝缘体邻近该容器的侧壁。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种具有蒸发器的离子源，包含：电弧室；及设置邻近于该电弧室的蒸发器，包含：邻近于该电弧室的外壳；位于该外壳内的容器；位于该外壳内并邻近该容器的至少一部分的加热器；及位于该外壳内并邻近于该加热器的至少一部分的热绝缘体；其中该容器储存待蒸发的材料。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的离子源，其中该加热器为围绕该容器的烤箱。

较佳的，前述的离子源，其中该加热器更包含多个位于该烤箱外并邻近该烤箱的加热线圈。

较佳的，前述的离子源，其中该热绝缘体位于该烤箱外并围绕该烤箱。

较佳的，前述的离子源，其中该加热器包含多个位于该容器外并围绕该容器的加热线圈。

较佳的，前述的离子源，其中该热绝缘体环绕该加热器与该容器。

较佳的，前述的离子源，其中该热绝缘体邻近该容器远离该电弧室的一端。

较佳的，前述的离子源，其中该热绝缘体邻近该容器邻近该电弧室的一端。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种具有蒸发器的离子源，包含：电弧室；及设置邻近于该电弧室的蒸发器，包含：邻近于该电弧室的外壳；位于该外壳内的容器；将该电弧室机械连接至该外壳的通道元件；及位于该外壳外的辐射遮罩；其中该容器储存待蒸发的材料；其中该通道元件为中空以使已蒸发的该材料经由该通道元件而传输至该电弧室；其中该辐射遮罩邻近该外壳与该通道元件的组合的至少一部分。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的离子源，其中该通道元件将该电弧室机械连接至该容器，使已蒸发的该材料自该容器传送至该电弧室。

较佳的，前述的离子源，其中该辐射遮罩由具有高导热系数的材料构成。

较佳的，前述的离子源，其中该辐射遮罩包含位于该外壳上的遮罩，使热能传输通过该外壳的设置部分。

较佳的，前述的离子源，其中该辐射遮罩包含以良好接触方式置入该遮罩内并与不位于该外壳内的该通道元件的一部分机械接触的附加遮罩，使热能自该外壳传输至该通道元件的该部分。

较佳的，前述的离子源，其中该遮罩为由两个半圆弧形遮罩构成的组合，该附加遮罩为附加圆形遮罩。

较佳的，前述的离子源，其中该辐射遮罩包含环绕不位于该外壳内的该通道元件的一部分的该附加遮罩。

较佳的，前述的离子源，其中更包含至少一个位于该外壳之外并邻近该附加遮罩的额外加热器。

较佳的，前述的离子源，其中该通道元件包含与该电弧室机械接触并位于该外壳之外的喷嘴。

较佳的，前述的离子源，其中该通道元件包含至少部分位于该容器内的扩散器，且其中该扩散器于该容器内具有至少一个开孔。

较佳的，前述的离子源，其中该通道元件的一特别部分的内直径与该容器截面积直径的比值与待蒸发材料的蒸发温度成正比，其中该通道元件的该特别部分是位于该外壳与该电弧室之间。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种具有蒸发器的离子源，包含：电弧室；及设置邻近于该电弧室的蒸发器，包含：邻近于该电弧室的外壳；位于该外壳内的容器；及至少部分位于该容器内的扩散器；其中该容器储存待蒸发的材料；其中该扩散器为于该容器内具有至少一个开孔的中空结构。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的离子源，其中该扩散器直接连接至该电弧室。

较佳的，前述的离子源，其中该扩散器机械连接至直接与该电弧室连接的喷嘴。

较佳的，前述的离子源，其中该扩散器包含中空管状结构与板结构，其中该中空管状结构直接机械连接该板结构，且该板结构横越该中空管状结构的轴方向。

较佳的，前述的离子源，其中每一个该开孔的可能位置包含：该板结构；及该中空管状结构的侧壁。

较佳的，前述的离子源，其中该开孔的数量与该待蒸发材料的蒸发温度成正比。

较佳的，前述的离子源，其中该开孔的直径与该待蒸发材料的蒸发温度成正比。

较佳的，前述的离子源，其中至少一个开孔的直径与存储在该容器内粉末状材料的直径成正比。

较佳的，前述的离子源，其中该扩散器是非固定连接至该容器，使该扩散器与该容器能够分别被更换。

借由上述技术方案，本发明具有蒸发器的离子源至少具有下列优点及有益效果：

本发明的一些较佳实施例是关于具有蒸发器的离子源，其中一个或更多的热绝缘体设置邻近于容器及/或外壳。因此，与传统无热绝缘体设置邻近于容器或至少邻近外壳的蒸发器相比，这些实施例可以减少自容器或外壳散失的热能以增加存储在容器内待蒸发材料的蒸发速率。此外，当加热源通常位于靠近容器的一特别部分，容器内的温度差异可藉由设置热绝缘体于邻近容器的其他部分而减少。此处，热绝缘体并不限定是否与容器直接接触。事实上，热绝缘体的数量与几何分布，甚至其他相关参数是可选择的，且应由不同的实用设计决定。

本发明的一些较佳实施例是关于具有蒸发器的离子源，其中一个或更多的热绝缘体设置同时围绕容器与用于加热容器的加热器。因此，与传统只使用来自电弧室的热能加热容器的蒸发器以及传统只用加热器加热容器的蒸发器相比，这些实施例可藉由调整加热器的操作更灵活且有效地加热容器，亦可藉由调整热绝缘体与加热器的数量与分布减少容器内温差。请注意热绝缘体可减少自加热器散失的热能，然后增加自加热器传送到容器的热量，进而提高储存的待蒸发材料的蒸发。同时请注意热绝缘体可减少自电弧室传输至容器与加热器组合的热能，然后可减少来自电弧室不稳定热能所造成的蒸发扰动。

本发明的一些较佳实施例是关于具有蒸发器的离子源，其中中空通道元件被设置机械连接外壳内空间至电弧室，且具有高导热系数的辐射遮罩设置邻近于外壳与通道元件的组合的至少一部份。因此，由于辐射遮罩能将热引导通过设置辐射遮罩的部分，可减少外壳及/或通道元件内的温差。特别是因为辐射遮罩可设置于邻近可能无法被电弧室及/或容器有效地加热的部分，可减少通道元件内已蒸发材料的凝结，使得容器内待蒸发材料可更有效地被蒸发与被传输，这是因为外壳内的平均温度与温度分布被改善，同时已蒸发材料通过通道元件的传输也更均匀。

本发明的一些较佳实施例是关于具有蒸发器的离子源，其中扩散器至少部分位于容器内，扩散器为于容器内具有至少一个开孔的中空结构。因此，容器内的已蒸发材料可依序扩散通过开孔与中空扩散器内部空间直到抵达电弧室。合理地，因为经由商售可获得的待蒸发材料通常是由材料供应商而非离子注入机供应商决定的粉末状材料，开孔的尺寸与数量可根据粉末状材料的尺寸与蒸发温度调整。因此，可减少已蒸发材料凝结且可调整已蒸发材料的流速。此外，扩散器可具有横越扩散器轴方向与容器内一端的板结构(platestructure)。因此，容器内储存材料的崩滑(landside)可被板结构阻挡，而且已蒸发材料可扩散至位于扩散器其他部分的开孔。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1A至图1D分别为常见传统离子源蒸发器结构的截面图。

图2A与图2L分别为本发明所提出离子源的一些实施例的截面图。

【主要元件符号说明】

10：蒸发器 11：外壳

12：容器 13：通道元件

14：加热器 15：热遮罩

16：电弧室 20：蒸发器

21：外壳 22：容器

23：通道元件 235：扩散器

24：热绝缘体 25：加热器

26：遮罩 27：附加遮罩

28：开孔 29：电弧室

具体实施方式

本发明的详细描述将藉由以下的实施例讨论，这些实施例并非用于限制本发明的范围，而且可适用于其他应用中。图示揭露了一些细节，必须理解的是揭露元件的设计的细节可不同于已透露的内容，除非是明确限制元件的特征的情形。

本发明一实施例的离子源如图2A与图2B所示，蒸发器20设置邻近于相邻电弧室29使得蒸发器20内待蒸发材料，无论是固态或液态材料，可被蒸发并接着被传送至电弧室29内以使电弧室29内具有大量所需种类离子的电浆。此外，蒸发器20至少具有邻近电弧室29的外壳21、设置于外壳21内并用于置放待蒸发材料的容器22以及将容器22机械连接至电弧室29的通道元件23，以使已蒸发材料可自容器22经通道元件23扩散至电弧室29，以及设置邻近于外壳21的热绝缘体24。在此，图2A显示热绝缘体24与容器22直接机械接触电弧室29的情况，而图2B显示热绝缘体24与容器22相互分离的情况。此外，图2A与图2B均显示容器22一端面对电弧室29而另一端面对热绝缘体24的情况，且均显示热绝缘体24位于外壳21内的情况。

合理地，由于热绝缘体24邻近容器22，自容器22离开的热能可能减少，不论是经由辐射损失、传导损失及/或对流损失。容器22与热绝缘体24之间重叠的部分越大，热能的损失减少的越多。容器22与热绝缘体24之间的距离越短，热能的损失减少的越多。此外，热绝缘体24的热传导率越小，热能的损失减少的越多。因此，藉由使用热绝缘体24，由于热能散失总量的减少，容器22内的待蒸发材料的蒸发过程可被改进。

此外，为了达到使用热绝缘体24以减少热能散失与温度差，本发明对热绝缘体24的细节保持弹性，亦对用于加热容器22的热源的细节保持弹性。

举例来说，在图2A与图2B中所示的情况中，当热绝缘体24邻近容器22的后端而容器22的前端面向电弧室29，容器22的二端温差可因热绝缘体24显著地减少容器22的后端附近的热能散失而减少。因此，容器22内的待蒸发材料可被均匀地加热而且待蒸发材料的蒸发亦可更稳定。

举例来说，在一些未图示的实施例中，当容器22一端面对电弧室29而另一端远离电弧室29时，热绝缘体24设置以环绕整个容器22或仅靠近容器22的侧壁。同时，热绝缘体24可由任何具有低导热系数的材料构成，本发明并不限制热绝缘体24的材料。此外，当热绝缘体24与容器22机械性地分离，热绝缘体24与容器22之间的距离为可调整的变数。同时，当热绝缘体24与容器22之间的相对关系为关键时，热绝缘体24可设置在外壳21内部及/或外部。

此外，当容器22的材料，特别是容器22外壳的材料，也会影响热能如何自容器22散失时，可以选择性地改变容器22的形状。举例来说，当热绝缘体24设置靠近容器22的一端时，可选择让容器22的这一端具有较厚的外壳使得热绝缘体24与容器22直接接触，但亦可选择让容器22的这一端具有较薄的外壳以使热绝缘体24机械性地远离容器22。此处容器22的外壳厚度可影响热能如何被传导离开，热绝缘体24与容器22外壳之间的距离可影响热能如何自被辐射离开。亦可选择不同容器22的变化形式以平衡由离子源不同结构及/或不同种类及/或数量的待蒸发材料所造成的不同热能散失。

举例来说，在一些未图示的实施例中，可选择将圆柱状烤箱设置于外壳21内以藉由将容器22置于圆柱状烤箱内加热容器22，且亦可选择在圆柱状烤箱侧壁上安装一些加热线圈以藉由在加热线圈内导入电流加热容器22。圆柱状烤箱与加热线圈的使用十分有利，因容器22可藉由弹性调整圆柱状烤箱与加热线圈的操作与结构配置而被精确加热。

此外，当热绝缘体的位置不受限制时，当容器22的某些部分较靠近加热源时，可选择藉由将热绝缘体24设置邻近于容器22的其它部分以减少容器22内温度差。换句话说，容器22内待蒸发材料的蒸发，例如蒸发速率，可藉由使用热绝缘体24以减少热能散失而更均匀，特别是减少自位于远离加热源的部分容器22散失的热能。在此，加热源可为电弧室29、上述烤箱与加热线圈、及/或任何商售可获得产品。

此外，虽然在图2A与图2B中所示的情况中具有通道元件23，上述热绝缘体24与加热器25的讨论不受通道元件23的限制，但前提是通道元件23不能被阻挡。因此，在一些未图示的实施例中，外壳21与电弧室29直接接触且开孔位于外壳21与电弧室29之间以使已蒸发材料能进行扩散。在一些未图示的实施例中，其中无通道元件23且开孔并未被加热器25与热绝缘体24阻挡。换句话说，可选择热绝缘体24是否邻近开孔。

因此与传统未使用热绝缘体的离子源比较，本发明这些实施例具有至少一些主要优点：当加热源的操作未改变时，因藉由热绝缘体24的存在而使容器22内温差减少，使容器22内待蒸发材料的蒸发速率在容器22内可更均匀，同时因藉由热绝缘体24的存在而使自容器22散失的热减少，可使容器22内待蒸发材料的蒸发速率增加。

本发明一些实施例的离子源如图2C、图2D与图2E所示，蒸发器20设置邻近于相邻电弧室29使得蒸发器20内材待蒸发料可被蒸发接着可被传送至电弧室29内以使电弧室29内具有大量所需种类离子的电浆。此外，蒸发器20至少具有邻近电弧室29的外壳21，设置于外壳21内并用于置放待蒸发材料的容器22，将容器22机械连接至电弧室29的通道元件23，以使已蒸发材料可自容器22经通道元件23扩散至电弧室29，以及设置至少邻近于容器22的一部分的加热器25。在此，图2C显示加热器25包含整个容器22且热绝缘体24设置邻近于加热器25的侧壁的情况，图2D显示加热器25环绕容器22侧壁且热绝缘体24设置邻近于加热器25的侧壁的情况，而图2E显示热绝缘体24设置邻近于容器22面向电弧室29的一端且加热器25设置邻近于容器22的侧壁与另一端的情况。

合理地，由于加热器25设置邻近于容器22，特别是比电弧室29更靠近容器22，加热器25可有效地加热容器22。特别是，加热器25的结构与运作可根据容器22内蒸发需求而调整，因为加热器25是独立于通常结构与运作无法调整以满足容器22内蒸发需求的电弧室29之外。

合理地，热绝缘体24可以减少自容器22与加热器25散失的热，无论是热绝缘体24直接接近容器22或靠近加热器25。特别是，热绝缘体24的分布限制热能是如何自容器22与加热器25传送离开，甚至限制热能是如何传送通过包围热绝缘体24的空间。在此，通过适当方式设置热绝缘体24与加热器25于容器22周围，容器22内的温度分布可更加均匀。

此外，使用热绝缘体24与加热器25的目的是提高温度均匀性，甚至是减少散热，本发明对热绝缘体24与加热器25的细节保持弹性，也对如何设置热绝缘体24与加热器25的细节保持弹性。

例如，在一些未图示的实施例中，加热器25位于外壳21之外并靠近外壳21，或贴附于外壳21表面，虽然加热器25通常位于外壳21内并靠近容器22以更有效地加热容器22。请注意加热器25所产生的热能可平衡热能散失，而加热器25的分布可影响容器22内的温度分布。因此，为了改进容器22内的温度分布，可选择加热器25包含整个容器22或至少环绕容器22的整个侧壁。对于前者而言，加热器25可为烤箱而容器22设置于其内。对于后者而言，加热器25可为一些分布接近容器22侧壁的加热线圈，特别是均匀分布邻近容器22的侧壁。因此，这两种情况均可减少容器22内的温度变化，至少减少沿容器22径向方向的温度变化。

当然，加热器25也可只设置仅邻近容器22的一部分。例如，如果容器22相对二端温度较低，而容器22的其他部分温度较高，在没有热绝缘体24靠近容器22及/或外壳21的情况下，可选择将加热器25贴附在容器22相对的二端。如此，接近容器22相对二端的热散失可由加热器25所产生的热量所平衡，而可减少容器22内的温度差。一个相关的选项是加热器25也贴附在邻近容器22相对二端的容器22侧壁的一部分，以进一步缩小容器22内的温度差。当然，还有其他关于加热器25的配置选择。例如，除了容器22面向电弧室29的一端之外，加热器25可位于大部分容器22的周围，以使容器22每个部分与每个表面可分别由加热器25及/或电弧室29加热。

此外，任何商售可获得的加热器可作为加热器25。烤箱与上述的加热线圈仅为二个范例。此外，加热器25的数目是可选择的，虽然所需加热器25的数量可能与当加热器25不存在或未通电时容器22内温度不均匀的程度成正比。

例如，在一些未图示的实施例中，热绝缘体24被设置于环绕整个容器22与整个加热器25。请注意到热绝缘体25的存在可能会减低散热且热绝缘体25的分布可能会影响散热如何减少。因此，在这些实施例中，几乎所有加热器25所产生的热能都可用于加热容器22，且容器22的每个部分可能几乎都被均等加热。如此，可增加容器22的温度而可降低容器22内的温差。

当然，在其他一些未图示的实施例中，热绝缘体24可设置于仅环绕容器22的一部分、仅环绕加热器25的一部分或环绕容器22不直接靠近加热器25的所有部分。举例来说，当加热器25是一组邻近容器22侧壁某些部分的加热线圈，可选择热绝缘体24位于邻近容器22的一端或多端，以直接减少自容器22一端或多端散失的热能，也可选择热绝缘体24位于邻近容器22侧壁的其他部分，以直接减少自容器22的其他部分散失的热能。

当然，在其他一些未图示的实施例中，热绝缘体24与容器22可位于加热器25的不同侧，甚至可位于加热器25的相对二侧。因此，加热器25所产生但并非直接传输到容器22的热能可由热绝缘体24阻挡，然后可被重新导向至容器22。显然，不仅加热器25所产生且传输到容器22的热能部分可增加，同时也可改变加热器25所产生的热能如何在容器22内分布。如此，通过适当调整容器22、热绝缘体24与加热器25之间的几何关系，可减少容器22内的温差并且可增加容器22的温度。在此，对于本发明而言，容器22、热绝缘体24与加热器24之间可用几何关系并不限于以上与以下图示与未图示的实施例。

此外，在其他一些未图示的实施例中，热绝缘体24可以密集地分布于电弧室29与容器22之间，无论热绝缘体24是位于容器22与外壳21之间或热绝缘体24是邻近外壳21的外表面。如此，热绝缘体22本质上可阻止热能从电弧室29传送至容器22，而使得由不可避免的电弧室29内电浆扰动所引发的蒸发扰动可被减少，甚至最小化。

此外，虽然图2C至图2E所示的情况有通道元件23，上述关于热绝缘体24与加热器25的讨论是不受通道元件23限制，除了通道元件25不应被阻挡之外。因此，在一些未图示的实施例中，外壳21与电弧室29直接接触，开孔位于外壳21与电弧室29之间以使已蒸发材料能扩散。对于这些非图示的实施例而言，并没有通道元件而且开孔并不配加热器25与热绝缘体24所挡住。换句话说，开孔是否邻近热绝缘体24及/或加热器25是可选择的。

因此，与未同时使用热绝缘体24与加热器25的传统离子源相比较，本发明的这些实施例具有至少一些主要的优点：容器22内待蒸发材料在容器22内的蒸发率可更均匀也可增加，这是因为加热器25可提供热能进入容器22，而热绝缘体24可减少自容器22散失的热能，同时容器22内待蒸发材料的蒸发也可更精确地控制，这是因为容器22可只由加热器25加热，而加热器25的操作可仅根据蒸发所需的温度与热能调整。

本发明的一些实施例的离子源如图2F与图2G所示，蒸发器20设置邻近于相邻电弧室29使得蒸发器20内待蒸发材料可被蒸发与传送至电弧室29内以使电弧室29内具有大量所需种类离子的电浆。此外，蒸发器20至少具有一个邻近电弧室29的外壳21，设置于外壳21内并用于置放待蒸发材料的容器22，将容器22机械连接至电弧室29的通道元件23，以使已蒸发材料可自容器22经通道元件23扩散至电弧室29，以及设置邻近于外壳21与通道元件23的组合的外表面的辐射遮罩。在此，图2F显示具有高导热系数的辐射遮罩为设置于外壳21的一部分上的遮罩26的情况，以将热能传递通过外壳用于设置遮罩的部分，图2G显示具有高导热系数的辐射遮罩为设置于通道元件23以及位于外壳21与电弧室29之间的特别部分上的附加遮罩27的情况，以将热能自外壳21传递至通道元件23的一个特别部分。

合理地，设置在外壳21的遮罩26可传递热能通过外壳21用于设置遮罩的部分。因此，当遮罩26设置于外壳21的特别部分，外壳21的特别部分内的温度分布可能会更加均匀，这是因为抵达特别部分的任何热能可被传输通过外壳21的特别部分，无论热能是自容器22、外壳21的内部空间及/或外壳21的其他部分转移而来。因此，对于外壳21内温度分布不均匀而且已蒸发材料有时倾向于凝结在低温部分的离子源而言，本发明可简单藉由将遮罩设置于外壳21的至少低温部分而改进这些离子源。

合理地，设置在通道元件23的额外遮罩27可传送热能通过通道元件23设置额外遮罩的部分。因此，当附加遮罩27位于通道元件23的位于外壳21与电弧室29之间的特别部分，通道元件23的特别部分内的温度分布可能更加均匀，这是因为任何抵达特别部分的热能均可藉由通道元件23的特别部分传送，无论热能是从外壳21、电弧室29或其它热源传送而来。

此外，为了使用具有高导热系数的辐射遮罩以增加温度均匀性并防止已蒸发材料凝结的目的，本发明对遮罩26与附加遮罩27的细节保持弹性，也对遮罩26与附加遮罩27之间关系的细节保持弹性。

举例来说，遮罩26的构型是可变化的。当图2F显示遮罩26长度约为外壳21长度的三分之二的情况时，其他未显示的实施例的遮罩26可能有不同的构型。例如，在加热器25位于外壳21中心部分的情况，可选择遮罩26仅位于外壳21相对二端附近，而遮罩26长度不大于外壳21长度的五分之一。举例来说，当通道元件23仅机械连接到外壳21一端，或仅连接到容器22一端，可选择遮罩26仅设置在部分外壳21，或邻近容器22一端，以维持通道元件23与外壳21一端或容器22一端之间界面的温度，而降低其间已蒸发材料凝结的风险。

此外，遮罩26的形状、数量与材料保持弹性。举例来说，当外壳21为圆柱结构，遮罩26可为设置在与通道元件23直接接触的外壳21一端的二半弧形夹件。例如，当外壳21面向电弧室29的一端为圆柱状时，遮罩26可为位于外壳21之外且邻近此端的圆形夹件。举例来说，当遮罩26的功能是抽取热量通过外壳21的设置部分时，遮罩26可由金属或任何具有高导热系数的材料构成。因此，热能可有效地自外壳21的其他部分转移至整个外壳21的设置部分，同时直接从加热器26传送到外壳21设置部分任何一处的热量也可有效转移到整个外壳21的设置部分。

此外，遮罩26在外壳21的位置，通常是位于当没有辐射遮罩时外壳21上温度低于其他部分的部分。因此，在一些未图示的实施例中可具有一个或更多位于外壳21之外与邻近遮罩26的额外加热器，使外壳21的设置部分可进一步加热。因此，藉由适当地调整额外加热器的操作与分布，可适当地减少外壳21不同部分之间的温差。

举例来说，附加遮罩27的构形是可变化的。当图2G所示的情况是遮罩26的长度等于通道元件23在外壳21与电弧室29之间特别部分的长度时，其他未显示的实施例中可能有不同的附加遮罩27配置。例如，对于通道元件23的特别部分由电弧室29与外壳21间接加热的情况，可选择附加遮罩27设置于只邻近通道元件23特别部分的中心部分。如此，即使通道元件23特别部分的长度够大，使整个通道元件23的特别部分无法由电弧室29与外壳21均匀地加热，附加遮罩27仍可自通道元件23的特别部分的二端汲取热能到通道元件23特别部分的中心部分。因此，已蒸发材料在通道元件23内部凝结的风险可被减少，这是因为通道元件23的中心部分的温度可能因附加遮罩27的存在而不会明显低于电弧室29的温度及/或外壳21的温度。

此外，附加遮罩27的形状、数量与材料均可以弹性变化。例如，当通道元件23为中空的圆柱状结构，附加遮罩27可为设置在位于电弧室29与外壳21之间的通道元件23特别部分的圆形夹件或二半圆弧形夹件。例如，当通道元件23为中空的立方体结构，附加遮罩27可为设置在位于电弧室29与外壳21之间的通道元件23特别部分的四个矩形夹件。例如，当附加遮罩27的功能是导引热量通过通道元件23的设置部分以维持设置部分的温暖时，附加遮罩27可由金属或任何具有高导热系数的材料构成。因此，热能可有效地自外壳21及/或电弧室29转移至整个通道元件23的设置部分，甚至直接从容器22导引至通道元件23其他部分的热能可转移至整个外壳21的设置部分。

此外，由于附加遮罩27通常位于未安装辐射遮罩时温度低于外壳21与电弧室29温度的部分通道元件23，一些未显示的实施例可具有一个或更多位于部分通道元件23之外与邻近附加遮罩27的额外加热器。因此，通道元件23的设置部分可被进一步地加热，因此部分通道元件23的温差可以藉由适当调整额外加热器的操作与分布而减少。

当然，遮罩26与附加遮罩27可一并使用。例如，在一些未显示的实施例中，附加遮罩27以良好接触方式置入遮罩26内，使热能可有效从遮罩26转移到附加遮罩27。这些例子对于未使用辐射遮罩时已蒸发材料通常凝结在外壳21与通道元件23之间界面的情况是特别有用。因此，当通道元件23位于外壳21与电弧室29之间的第一部分可由电弧室29加热，但通道元件23由外壳21覆盖及/或邻近外壳21的第二部分可能无法适当地由电弧室29及/或容器22加热时，遮罩26与附加遮罩27的组合可以有效地将热能传送至通道元件23的第二部分，这是因为附加遮罩27是设置于或邻近于通道元件23的第二部分。

此外，当具有高导热系数的辐射遮罩可藉由增加通道元件23温度及/或减少通道元件23的温差增加通道元件23热传导性，提高通道元件23热传导性的等效途径是增加通道元件23的内直径以降低通道元件23内所需的温度。其背后的物理是通道元件23增加的热传导性相应地降低自容器22产生相同的流速所需的温度。例如，对于通道元件23内直径为L1的特殊情况而言，电弧室温度与容器温度可为650℃，而通道元件23的温度可能为600℃，这是因为通道元件23是位于二者之间。接着，当只有通道元件23的内直径增加时，即使容器22的温度降到500℃，通道元件23仍可达到相同的热传导性。如此，电弧室29温度仍可维持在650℃，然后通道元件的温度可降至650℃与500℃之间，例如550℃。其结果是温度自容器22逐渐增加至电弧室29，而相应的结果是已蒸发材料并不会在其扩散路径中发生凝结。

举例来说，增加通道元件23内直径以降低通道元件23所需的温度的可选择标准是通道元件23特别部分的内直径与容器22截面积直径二者的比值是与容器22中待蒸发材料的蒸发温度成正比，其中通道元件23的特别部分是位于外壳21与电弧室29之间。

因此，与未于凝结经常发生的区域使用具有高导热系数辐射遮罩的传统离子源比较，本发明的这些实施例具有至少一些主要的优点：外壳21内的温差以及通道元件23位于外壳21与电弧室29之间特别部分的温差均可降低，进而减少已蒸发材料发生凝结的风险。此外，当辐射遮罩可传送热能并维持设置相对应部分的温度，外壳21的所需温度可以降低(或视为容器22所需温度可以较低)，这是因为不需要通过增加整个外壳21及/或整个容器22的温度，以防止已蒸发材料在温度低于外壳21及/或容器22温度的位置发生凝结。

作为简短的摘要，上述实施例分别使用三个不同的方法来减少容器22内的温差及/或减少自容器22至电弧室29传输路径内的温差。在此，这三种方法包含热绝缘体24的使用、热绝缘体24与加热器25的同时使用以及包含遮罩26及/或附加遮罩27的辐射遮罩的使用。因此容器22内的蒸发可更加有效，且可减少已蒸发材料在传输路径上的凝结。特别是，每种方法的硬件与操作都是独立于其它方法的硬件与操作。因此，本发明的其它实施例可以使用任意一种、任意二种甚至是所有三种方法，虽然并未特别说明二个或多个方法如何一起使用。

本发明还提供有效传输已蒸发材料到电弧室29的离子源，其中蒸发器具有扩散器以直接将已蒸发材料从容器22传送至电弧室29。此处，扩散器是设计成有效地收集容器22内的已蒸发材料，并减少已蒸发材料扩散被阻挡的风险。显然，此处所描述的扩散器可为上述的通道元件23，当通道元件23为允许已蒸发材料扩散的中空结构。

本发明一些实施例的离子源如图2H、图2I与图2J所示，蒸发器20设置邻近于相邻电弧室29使得蒸发器20内待蒸发材料可被蒸发接着可被传送至电弧室29内以使电弧室29内具有大量所需种类离子的电浆。此外，蒸发器20至少具有一个邻近电弧室29的外壳21，设置于外壳21内并用于置放待蒸发材料的容器22，将容器22机械连接至电弧室29的扩散器235，以使已蒸发材料可扩散通过。此处，图2H显示扩散器235为在容器22内有一些开孔28的中空的结构的情况。图2I显示扩散器235为在容器22与外壳21间有一些开孔28的中空的结构的情况。图2J显示扩散器235为在容器22内有一些开孔28与T形端的中空结构的情况。

合理地，扩散器235外壳上的开孔28允许已蒸发材料的扩散。因此，当开孔28位于空间中，例如容器22的内部空间或外壳21与容器22之间的空间，已蒸发材料可扩散通过开孔28进入扩散器235并扩散通过扩散器235进入电弧室29。很明显地，至少开孔28的数量、截面积与分布会影响已蒸发材料如何扩散通过开孔28，例如，已蒸发材料传送进入电弧室29的速率。

合理地，当待蒸发材料为固态，例如粉末形式，扩散器235的T形端可减少开孔28被待蒸发材料至少部分阻挡然后减少已蒸发材料的扩散或甚至完全阻挡的风险。当容器22水平放置时，如果待蒸发材料的数量颇大，使得容器22内储存的待蒸发材料高度高于开孔的高度，待蒸发材料可能会崩滑而阻挡开孔。在这种情况下，如果T形末端的高度高于存储的待蒸发材料的高度，扩散器235的T形末端可能会阻止这些待蒸发材料的崩滑。一般情况下，蒸发器20的结构受限于电弧室29的结构与管线的配置及/或连接到电弧室29设备，并且待蒸发材料通常是以商售方式提供的粉末状材料。因此，蒸发器20有时可能无法水平地放置，而使得存储的待蒸发材料覆盖开孔28的风险无法被忽略。

此外，为了使用扩散器235的开孔28与T形端以使已蒸发材料扩散进入电弧室29并避免阻挡扩散，本发明对开孔28、扩散器235的T形端的细节甚至是扩散器235的几何结构保持弹性。

举例来说，容器22内扩散器235的T形端可有中空的管状结构与板结构。在此，中空管状结构直接机械连接板结构，且板结构横越中空管状结构的轴方向。因此，参考图2J所示，很明显板结构的尺寸可决定容器22内待蒸发材料可以储存的不会发生滑移的最高高度。例如，当中空管状结构位于容器22截面积中心时，最高高度即是板结构半径与容器22截面积半径的加总。

此外，当板结构用于阻挡粉末形式的材料，可选择板结构上无开孔28以使粉末可被整个板结构阻挡。此外，因为不同材料的粉末形式可能有不同的直径，可选择板结构上设置一个或多个开孔28，如果开孔28直径小于存放在容器22内粉末形式材料的直径。

举例来说，开孔28可位于板结构(具有开孔28的板结构可视为网格(grid))，也可位于中空管状结构的侧壁上。此外，容器22内开孔28的存在，使得容器22内产生的已蒸发材料可直接流过开孔28进入扩散器235然后再扩散进入电弧室29。此外，若已蒸发材料自容器22传送进入外壳21与容器22之间空间的数量是不可忽略的，可选择扩散器235在外壳21与容器22之间空间也具有开孔28，如图2I所示。

很明显地，当开孔28是开孔28的内部空间与容器22内空间之间的界面，或甚至是外壳21与容器22之间的界面，开孔28的尺寸与数量甚至形状都在某种程度上是本发明的重要变数。

举例来说，可选择每个开孔28的直径与待蒸发材料的蒸发温度成正比。因此，高蒸发温度意味着已蒸发材料较少，较大面积的开孔28可收集更多蒸发材料。此外，为了避免开孔28被材料阻挡的风险，可选择至少一个开孔的直径与存储在容器22内粉末状材料的直径成正比。因此，即使扩散器235端不是T形或甚至扩散器235的T形端不够大到以阻止所有存储材料的滑移，仍可降低此种风险。

举例来说，可选择开孔28数量与待蒸发材料的蒸发温度成正比，也可选择开孔28直径与待蒸发材料的蒸发温度成正比。请注意开孔28的数量与直径的可决定已蒸发材料流路的传导性。因此，对于蒸发温度较高的材料而言，例如不易蒸发的材料，使用较大数量及/或大直径开孔28较佳，以使得任何已蒸发材料都可很容易传输通过扩散器235至电弧室29。相反的是，蒸发温度较低的材料或换言之容易蒸发的材料，使用较少数量及/或较小直径开孔28较佳以限制已蒸发材料的流动，藉以避免过大压力。

举例来说，当待蒸发材料为氯化铝(AlCl3)，扩散器235侧壁上可具有三个开孔28，每个开孔28直径是0.5毫米。举例来说，当待蒸发材料为镱(Yb)，扩散器235侧壁上可具有十八个开孔28，每个开孔28直径为1.6毫米。举例来说，对于其他种类的元素而言，扩散器235可具有八个开孔28，每个开孔28直径为2毫米。在此，图2K与图2L分别显示二可选择的具有不同数量与不同直径开孔28的扩散器235。扩散器235的板结构位于容器22内以阻止存储材料崩滑，且相对的板结构可附加到电弧室29侧壁或连接到电弧室29的喷嘴边界。

此外，扩散器235可直接连接到电弧室29，亦可机械地连接到直接与电弧室29连接的喷嘴。事实上，主要关键是允许已蒸发材料传输的开孔28与阻挡容器22内存储的待蒸发材料崩滑的扩散器235的T形端，扩散器235的其他细节是可选择的，包含扩散器235的截面积、扩散器235的长度、扩散器235的材料、扩散器235的喷嘴或其他的元件是否将扩散器235连接到电弧室29等。

此外，因为具有不同开孔28的不同扩散器235适用于不同的待蒸发材料，无论不同的元素种类或不同的粉末形式，本发明可选择扩散器235为蒸发器20中可更换的元件。同样地，当扩散器235可连接到直接连接电弧室29的喷嘴，可选择喷嘴也是可更换的元件。尤其是当已蒸发材料可能在扩散器235及/或喷嘴上凝结，可选择扩散器235与喷嘴为可分别更换的元件。

因此，与使用传统通道元件23使已蒸发材料于容器22与电弧室29之间扩散的传统离子源相比，本发明的此种实施例具有至少一些主要的优点：已蒸发材料可以有效地传输到扩散器235，然后扩散通过扩散器进入电弧室29，扩散器235的T形端可降低待蒸发材料挡住扩散器235的风险。

此外，上述任何具有扩散器235的实施例可与任何具有至少一个热绝缘体24、加热器25、遮罩26与附加遮罩27的实施例结合。

举例来说，上述扩散器235与辐射遮罩使用的组合可防止已蒸发材料凝结。重要的是，具有高导热系数的辐射遮罩设置于扩散器及/或喷嘴可能会增加设置部分的温度，使此处保持温暖足以避免已蒸发材料凝结。相反的是，对于没有此种辐射遮罩的传统离子源而言，待蒸发材料于容器内蒸发但气态的已蒸发材料有时当其到达温度略低于容器及/或电弧室29温度的扩散器及/或喷嘴时会发生凝结。此外，使用前述扩散器235与热绝缘体24的组合也可防止已蒸发材料凝结。请注意热绝缘体24的围绕扩散器及/或喷嘴可维持温度均匀，使已蒸发材料可均匀地传送通过。

举例来说，设置辐射遮罩邻近于额外加热器的概念可适用于应用一个或更多额外加热器围绕扩散器及/或喷嘴，即使扩散器及/或喷嘴可能无法由电弧室29及/或外壳21适当地加热时，仍可充分地加热扩散器及/或喷嘴。因此，当扩散器及/或喷嘴可由额外加热器加热，就无需使电弧室29极度运转以加热扩散器及/或喷嘴，可为操作提供更多的自由度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (34)

1.一种具有蒸发器的离子源，其特征在于包含：

电弧室；及

设置邻近于该电弧室的蒸发器，该蒸发器包含：

邻近于该电弧室的外壳；

位于该外壳内的容器；及

邻近于该外壳的热绝缘体；

其中该容器储存待蒸发的材料；

其中该容器的第一部分面向该电弧室且第二部分面向该热绝缘体。

2.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于该第一部分与该第二部分为该容器的相对二端。

3.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于该热绝缘体机械连接至该容器的该第二部分。

4.根据权利要求1所述的离子源，其特征在于该热绝缘体与该容器的该第二部分相互机械性地分离。

5.根据权利要求4所述的离子源，其特征在于该热绝缘体位于该外壳之外但邻近该外壳。

6.根据权利要求5所述的离子源，其特征在于该热绝缘体邻近该容器的侧壁。

7.一种具有蒸发器的离子源，其特征在于包含：

电弧室；及

设置邻近于该电弧室的蒸发器，该蒸发器包含：

邻近于该电弧室的外壳；

位于该外壳内的容器；

位于该外壳内并邻近该容器的至少一部分的加热器；及

位于该外壳内并邻近于该加热器的至少一部分的热绝缘体；

其中该容器储存待蒸发的材料。

8.根据权利要求7所述的离子源，其特征在于该加热器为围绕该容器的烤箱。

9.根据权利要求8所述的离子源，其特征在于该加热器更包含多个位于该烤箱外并邻近该烤箱的加热线圈。

10.根据权利要求8所述的离子源，其特征在于该热绝缘体位于该烤箱外并围绕该烤箱。

11.根据权利要求7所述的离子源，其特征在于该加热器包含多个位于该容器外并围绕该容器的加热线圈。

12.根据权利要求7所述的离子源，其特征在于该热绝缘体环绕该加热器与该容器。

13.根据权利要求7所述的离子源，其特征在于该热绝缘体邻近该容器远离该电弧室的一端。

14.根据权利要求7所述的离子源，其特征在于该热绝缘体邻近该容器邻近该电弧室的一端。

15.一种具有蒸发器的离子源，其特征在于包含：

电弧室；及

设置邻近于该电弧室的蒸发器，该蒸发器包含：

邻近于该电弧室的外壳；

位于该外壳内的容器；

将该电弧室机械连接至该外壳的通道元件；及

位于该外壳外的辐射遮罩；

其中该容器储存待蒸发的材料；

其中该通道元件为中空以使已蒸发的该材料经由该通道元件而传输至该电弧室；

其中该辐射遮罩邻近该外壳与该通道元件的组合的至少一部分。

16.根据权利要求15所述的离子源，其特征在于该通道元件将该电弧室机械连接至该容器，使已蒸发的该材料自该容器传送至该电弧室。

17.根据权利要求15所述的离子源，其特征在于该辐射遮罩由具有高导热系数的材料构成。

18.根据权利要求15所述的离子源，其特征在于该辐射遮罩包含位于该外壳上的遮罩，使热能传输通过该外壳的设置部分。

19.根据权利要求15所述的离子源，其特征在于该辐射遮罩包含以良好接触方式置入该遮罩内并与不位于该外壳内的该通道元件的一部分机械接触的附加遮罩，使热能自该外壳传输至该通道元件的该部分。

20.根据权利要求19所述的离子源，其特征在于该遮罩为由两个半圆弧形遮罩构成的组合，该附加遮罩为附加圆形遮罩。

21.根据权利要求15所述的离子源，其特征在于该辐射遮罩包含环绕不位于该外壳内的该通道元件的一部分的该附加遮罩。

22.根据权利要求21所述的离子源，其特征在于更包含至少一个位于该外壳之外并邻近该附加遮罩的额外加热器。

23.根据权利要求15所述的离子源，其特征在于该通道元件包含与该电弧室机械接触并位于该外壳之外的喷嘴。

24.根据权利要求15所述的离子源，其特征在于该通道元件包含至少部分位于该容器内的扩散器，且其中该扩散器于该容器内具有至少一个开孔。

25.根据权利要求15所述的离子源，其特征在于该通道元件的一特别部分的内直径与该容器截面积直径的比值与待蒸发材料的蒸发温度成正比，其中该通道元件的该特别部分是位于该外壳与该电弧室之间。

26.一种具有蒸发器的离子源，其特征在于包含：

电弧室；及

设置邻近于该电弧室的蒸发器，该蒸发器包含：

邻近于该电弧室的外壳；

位于该外壳内的容器；及

至少部分位于该容器内的扩散器；

其中该容器储存待蒸发的材料；

其中该扩散器为于该容器内具有至少一个开孔的中空结构。

27.根据权利要求26所述的离子源，其特征在于该扩散器直接连接至该电弧室。

28.根据权利要求26所述的离子源，其特征在于该扩散器机械连接至直接与该电弧室连接的喷嘴。

29.根据权利要求26所述的离子源，其特征在于该扩散器包含中空管状结构与板结构，其中该中空管状结构直接机械连接该板结构，且该板结构横越该中空管状结构的轴方向。

30.根据权利要求29所述的离子源，其特征在于每一个该开孔的可能位置包含：

该板结构；及

该中空管状结构的侧壁。

31.根据权利要求26所述的离子源，其特征在于该开孔的数量与该待蒸发材料的蒸发温度成正比。

32.根据权利要求26所述的离子源，其特征在于该开孔的直径与该待蒸发材料的蒸发温度成正比。

33.根据权利要求26所述的离子源，其特征在于至少一个开孔的直径与存储在该容器内粉末状材料的直径成正比。

34.根据权利要求26所述的离子源，其特征在于该扩散器是非固定连接至该容器，使该扩散器与该容器能够分别被更换。