CN108417472B - 一种多场增强空心阴极离子源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多场增强空心阴极离子源，包括有阴极总成和阳极总成，所述的阴极总成包括有放电体、水冷盘和绝缘外壳，放电体安装于水冷盘的中心位置，绝缘外壳固定于水冷盘上且套设于放电体外，阴极总成上设置有连接绝缘外壳内腔的进气口，所述的放电体包括有金属连接座、钽空心管、外金属套管、硼化铼片和电子出射盖，所述的阳极总成包括有阳极水冷套管，该阳极水冷套管的内腔为空气电离区，气体离子出射口的外端设置有引出极栅网。该离子源通过空心阴极效应、热效应、磁场约束、硼化铼增强等多重效应，大大提高了离子源的离化率和离子浓度。
Description
技术领域
本发明属于离子源技术领域，具体是指一种多场增强空心阴极离子源。
背景技术
离子源在真空镀膜中具有重要的作用，可以用来清洗，刻蚀，辅助镀膜，提高膜层的质量和与基体的结合力。离子源的工作机理是利用电子与气体产生大量的有效碰撞，对气体进行离化，电子的产生机理与有效控制决定了离子源的效果。
现有技术中，离子源离化工作气体的过程中，阴极所发射的电子行程短，且行走路径较为规律，因此不能与气体形成充分的碰撞，从而导致气体离化率低，且离子浓度较低。
因此有必要对此进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种多场增强空心阴极离子源，该离子源通过空心阴极效应、热效应、磁场约束、硼化铼增强等多重效应，大大提高了离子源的离化率和离子浓度。
为实现上述目的，本发明是技术方案是包括有阴极总成和阳极总成，所述的阴极总成包括有放电体、水冷盘和绝缘外壳，放电体安装于水冷盘的中心位置，绝缘外壳固定于水冷盘上且套设于放电体外，阴极总成上设置有连接绝缘外壳内腔的进气口，所述的放电体包括有金属连接座、钽空心管、外金属套管、硼化铼片和电子出射盖，所述的金属连接座热接触固定连接于水冷盘上，所述的钽空心管的一端固定于金属连接座的中心位置，该外金属套管套设于钽空心管的外端且该外金属套管套的一端固定于金属连接座的周缘位置，电子出射盖设于外金属套管套的另一端，且电子出射盖上设置有对应钽空心管下端开口处的电子出射口，所述的外金属套管为钨套管或钼套管，所述的硼化铼片电连接固定套设于钽空心管外壁上，所述的阳极总成包括有阳极水冷套管，该阳极水冷套管的内腔为空气电离区，空气电离区的上端与电子出射口对接，空气电离区的下端为气体离子出射口，该气体离子出射口的外端设置有用于将气体所述的该阳极水冷套管外套设有电磁线圈，所述的气体离子出射口的外端设置有引出极栅网。
进一步设置是所述的绝缘外壳为石英玻璃外壳。
进一步设置是电磁线圈的磁场的方向为沿着阳极水冷套管的内腔的轴向方向。
进一步设置是所述的钽空心管外相对于硼化铼片和金属连接座之间设置有螺旋柱状金属丝，该螺旋柱状金属丝的材质为钨或钼。
进一步设置是所述的硼化铼片包括多个，且多个硼化铼片间隔分布固定于钽空心管上。
本发明的工作原理是和有益效果是：
本发明的多场增强包括以下几种强化机理：
(1)空心阴极增强：本发明采用钽空心管的空心阴极放电产生大量的电子，电子的产生取决于材料的功函数，通过施加电压可以降低功函数，同时通过空心阴极增强效应可以提高电子产生量，为了能够进一步产生大量的电子；
(2)钨套管或钼套管的设置，钽空心管所发射的电子作用于钨套管或钼套管，产生热效应使其温度升高，该钨套管或钼套管的温度升高，进一步提高钨套管或钼套管的电子发射量；
(3)硼化铼片的设置，钽空心管、钨套管或钼套管所产生的电子作用于硼化铼片，产生热效应使其温度升高，而且硼化铼具有低的电子发射系数，可以在钨管内产生大量的电子，通过协同作用，大大提高了电子的发射量。
(4)通过上述增强的电子进入空气电离区，电子与在电磁线圈的磁场作用西下，电子向阳极水冷套管移动的轨迹与磁场磁力线相互交叉，增加了电子的振荡，从而提高了电子作用于气体的接触时间和碰撞次数，极大地提高了气体离化率，并提高离子浓度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1本发明结构示意图；
图2图1的结构剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。
如图1至图2所示，为本发明实施例中，包括有阴极总成a和阳极总成b，所述的阴极总成a包括有放电体1、水冷盘2和绝缘外壳3，本实施例该阴极总成a通过水冷盘2接负点压构成阴极，放电体1安装于水冷盘2的中心位置，绝缘外壳3固定于水冷盘2上且套设于放电体1外，本实施例所述的绝缘外壳3优选采用绝缘透明耐高温的石英玻璃制成。
此外，本实施例阴极总成a上设置有连接绝缘外壳3内腔的进气口21，本实施例进气口21设置于水冷盘2的轴心线处，该进气口21的内端与放电体1内的钽空心管11的上端导通，钽空心管11的下端与绝缘外壳3内腔相连通，本实施例所述的放电体1包括有金属连接座12、钽空心管11、外金属套管13、硼化铼片14和电子出射盖15，所述的金属连接座12热接触固定连接于水冷盘2上，本实施例金属连接座12优选采用不锈钢材料制成；所述的钽空心管11的一端固定于金属连接座12的中心位置，该外金属套管13套设于钽空心管11的外端且该外金属套管13套的一端固定于金属连接座12的周缘位置，电子出射盖15设于外金属套管套13的另一端，且电子出射盖15上设置有对应钽空心管下端开口处的电子出射口151，进气口通入的气体通过钽空心管11内的通孔以及该电子出射口151与绝缘外壳3内腔相连通。本实施例所述的外金属套管为钨套管或钼套管。
另外，本实施例所述的硼化铼片14电连接固定套设于钽空心管11外壁上，所述的阳极总成b包括有阳极水冷套管4，该阳极水冷套管4的内腔为空气电离区41，空气电离区41的上端与电子出射口151对接，空气电离区41的下端为气体离子出射口42，所述的该阳极水冷套管外套设有电磁线圈5，本实施例电磁线圈5优选采用螺线管线圈，其磁场的方向为沿着阳极水冷套管的内腔的轴向方向，所述的气体离子出射口42的外端设置有引出极栅网6。
另外，进一步设置是所述的钽空心管11外相对于硼化铼片14和金属连接座12之间设置有螺旋柱状金属丝16，该螺旋柱状金属丝16的材质为钨或钼。
此外，还可以在所述的硼化铼片14之下间隔多设置若干个额外的硼化铼片。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种多场增强空心阴极离子源，其特征在于：包括有阴极总成和阳极总成，所述的阴极总成包括有放电体、水冷盘和绝缘外壳，放电体安装于水冷盘的中心位置，绝缘外壳固定于水冷盘上且套设于放电体外，阴极总成上设置有连接绝缘外壳内腔的进气口，所述的放电体包括有金属连接座、钽空心管、外金属套管、硼化铼片和电子出射盖，所述的金属连接座热接触固定连接于水冷盘上，所述的钽空心管的一端固定于金属连接座的中心位置，该外金属套管套设于钽空心管的外端且该外金属套管套的一端固定于金属连接座的周缘位置，电子出射盖设于外金属套管套的另一端，且电子出射盖上设置有对应钽空心管下端开口处的电子出射口，所述的外金属套管为钨套管或钼套管，所述的硼化铼片电连接固定套设于钽空心管外壁上，所述的阳极总成包括有阳极水冷套管，该阳极水冷套管的内腔为空气电离区，空气电离区的上端与电子出射口对接，空气电离区的下端为气体离子出射口，所述的该阳极水冷套管外套设有电磁线圈，所述的气体离子出射口的外端设置有引出极栅网。
2.根据权利要求1所述的一种多场增强空心阴极离子源，其特征在于：所述的绝缘外壳为石英玻璃外壳。
3.根据权利要求1所述的一种多场增强空心阴极离子源，其特征在于：所述的钽空心管外相对于硼化铼片和金属连接座之间设置有螺旋柱状金属丝，该螺旋柱状金属丝的材质为钨或钼。
4.根据权利要求1所述的一种多场增强空心阴极离子源，其特征在于：电磁线圈的磁场的方向为沿着阳极水冷套管的内腔的轴向方向。
5.根据权利要求1所述的一种多场增强空心阴极离子源，其特征在于：所述的硼化铼片包括多个，且多个硼化铼片间隔分布固定于钽空心管上。
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