CN206271656U - 霍尔离子源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种霍尔离子源，包括：底部和四周封闭、上部设置有开口的中空壳体；固定在所述壳体上的开口的对应位置的阴极；在所述壳体内与所述阴极相对设置的阳极，所述阳极设置有与所述壳体的开口对应的阳极口；设置在所述壳体内位于所述阳极下方的电磁铁；以及设置在所述壳体内的气体输入管道。通过采用电磁铁产生磁场，能够实现通过电流大小调整磁场强弱进而调整离子源的工艺参数，该调整方式简单稳定，无需调整离子源的工艺气体的供气量，使源子源在稳定气压中工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及离子源技术领域，特别是涉及一种霍尔离子源。
背景技术
离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。霍尔离子源通过在真空环境下，利用发射的电子在电场和磁场的相互作用下，使充入真空室的气体产生离化，在电场和磁场的作用下发射离子。
霍尔离子源作为一种无栅网式离子源，因其维护价格低廉，被广泛应用在一般辅助镀膜领域。传统的霍尔离子源使用永久磁铁提供稳定磁场，使得处于阴极和阳极间的电子运行路线增长，增加电离效率。但使用永久磁铁，只能通过改变离子源的供气量实现对离子源参数的调节。由于离子源的供气量改变，容易影响真空环境，进而影响离子源的正常工作。
实用新型内容
基于此，有必要提供一种霍尔离子源，通过调整磁场调整离子源参数，避免影响离子源真空环境。
一种霍尔离子源，包括：
底部和四周封闭、上部设置有开口的中空壳体；
固定在所述壳体上的开口的对应位置的阴极；
在所述壳体内与所述阴极相对设置的阳极，所述阳极设置有与所述壳体的开口对应的阳极口；
设置在所述壳体内位于所述阳极下方的电磁铁；
以及设置在所述壳体内的气体输入管道。
在一个实施例中，所述壳体内还设置有导流板，所述导流板位于所述阳极的下方，所述导流板连接所述气体输入管道。
在一个实施例中，所述壳体内还设置有绝缘支撑平台，所述阳极设置在所述绝缘支撑平台靠近所述壳体的开口的一侧；所述电磁铁设置在所述绝缘支撑平台远离所述开口的一侧。
在一个实施例中，所述绝缘支撑平台设置有连接所述气体输入管道的通孔，所述导流板设置在所述绝缘支撑平台上。
在一个实施例中，所述阴极为灯丝阴极、中空阴极或等离子桥阴极中的任意一种。
在一个实施例中，所述阳极采用不绣钢材料或非导磁材料制成。
在一个实施例中，所述壳体外设置与所述电磁铁和所述阳极连接的接线端子，用于连接电源。
在一个实施例中，所述阴极的两端分别用于连接交流电源的两极并且接入负极偏压，所述阳极用于连接直流电源的正极；所述电磁铁的N极和S极分别用于连接直流电源的负极和正极。
在一个实施例中，所述壳体采用导磁材料制成。
上述的霍尔离子源，通过采用电磁铁产生磁场，能够实现通过电流大小调整磁场强弱进而调整离子源的工艺参数，该调整方式简单稳定，无需调整离子源的工艺气体的供气量，使源子源在稳定气压中工作。
附图说明
图1为一个实施例的霍尔离子源的结构示意图；
图2为一个实施例的霍尔离子源的剖视图；
图3为一个实施例的霍尔离子源的工作示意图。
具体实施方式
在一个实施例中，一种霍尔离子源的结构示意图如图1所示，其剖视图如图2所示，包括：底部和四周封闭、上部设置有开口的中空壳体100，固定在所述壳体100上的开口的对应位置的阴极110，在所述壳体100内与所述阴极110相对设置的阳极120，设置在所述壳体100内位于所述阳极120下方的电磁铁130，以及设置在壳体100内的气体输入管道140，阳极120设置有与所述壳体100的开口对应的阳极口。
壳体100由导磁材料制成，一种霍尔离子源的工作示意图如图3所示，将霍尔离子源安装在高真空的环境中，将电磁铁130连接直流电源，产生磁场。将霍尔离子源的阴极110两端分别连接交流电的两极并且接入负极偏压，具体的连接到变压器的输出端，变压器的输出端还连接阴极电子发射电源的负极，阴极电子发射电源的正极接地，使阴极得到一个负电位。通过调整直流电源电流大小控制阴极出来的电子数量。在具体的实施方式中，阴极电子发射电源为直流电源。阴极110为灯丝阴极、中空阴极或等离子桥阴极中的任意一种。阳极采用不锈钢材料或非导磁材料制成。阴极灯丝通过电流加热产生大量的自由电子，自由电子在电势差作用下反射出来。霍尔离子源的阳极连接到一直流电源的正极，该直流电源的负极接地，从而阳极得到一个正电压。阴极灯丝产生的热电子在阳极吸引下加速运行到阳极上。通过气体输入管道140注入工艺气体，工艺气体扩散到阳极120周围，自由电子在运行过程中撞击工艺气体，工艺气体在自由电子撞击下失去电子，形成带电离子。气体离子带正电荷，正电荷离子在阳极120的电场作用下，从离子源出口发射出去。
优选的，壳体100外设置有供与电磁铁的N极和S极连接的接线端子，还设置有与阳极连接的接线端子。电磁铁的S极与直流电源的正极连接，电磁铁的N极与直流电源的负极连接。电子在磁场中螺旋运动。通过调节磁场的强弱，改变电子运行轨迹长短。磁场越强，电子运行轨迹越长，电离工艺气体的效率越高，得到的离子束流越大，反之亦然。磁场的强弱通过调节电源大小实现。
上述的霍尔离子源，通过采用电磁铁产生磁场，能够实现通过电流大小调整磁场强弱进而调整离子源的工艺参数，该调整方式简单稳定，无需调整离子源的工艺气体的供气量，使源子源在稳定气压中工作。
请继续参阅图1至图3，壳体内还设置有导流板150，导流板150位于所述阳极120的下方，所述导流板150连接所述气体输入管道140。通过导流板150，能够使工艺气体均匀的扩散到阳极口。应当理解的是，阳极口的形状与离子束的形状适配，其横截面积自下而上依次增大。
壳体内还设置有绝缘支撑平台160，所述阳极120设置在所述绝缘支撑平台160靠近所述壳体100的开口的一侧；所述电磁铁130设置在所述绝缘支撑平台160远离所述壳体的开口的一侧。绝缘支撑平台160设置有连接所述气体输入管道140的通孔，所述导流板150设置在所述绝缘支撑平台160上，绝缘支撑平台160的通孔连接气体输入管道140，工艺气体通过气体输入管道140和绝缘支撑平台140的通孔以及导流板150，均匀的扩散到阳极口。
通过绝缘支撑平台隔离壳体100内的阳极120、导流板150和电磁铁130，对阳极120和导流板150起支撑作用。同时，还能隔离一部分温度，避免电磁铁温度过高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种霍尔离子源，其特征在于，包括：
底部和四周封闭、上部设置有开口的中空壳体；
固定在所述壳体上的开口的对应位置的阴极；
在所述壳体内与所述阴极相对设置的阳极，所述阳极设置有与所述壳体的开口对应的阳极口；
设置在所述壳体内位于所述阳极下方的电磁铁；
以及设置在所述壳体内的气体输入管道。
2.根据权利要求1所述的霍尔离子源，其特征在于，所述壳体内还设置有导流板，所述导流板位于所述阳极的下方，所述导流板连接所述气体输入管道。
3.根据权利要求2所述的霍尔离子源，其特征在于，所述壳体内还设置有绝缘支撑平台，所述阳极设置在所述绝缘支撑平台靠近所述壳体的开口的一侧；所述电磁铁设置在所述绝缘支撑平台远离所述开口的一侧。
4.根据权利要求3所述的霍尔离子源，其特征在于，所述绝缘支撑平台设置有连接所述气体输入管道的通孔，所述导流板设置在所述绝缘支撑平台上。
5.根据权利要求1所述的霍尔离子源，其特征在于，所述阴极为灯丝阴极、中空阴极或等离子桥阴极中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的霍尔离子源，其特征在于，所述阳极采用不绣钢材料或非导磁材料制成。
7.根据权利要求1所述的霍尔离子源，其特征在于，所述壳体外设置与所述电磁铁和所述阳极连接的接线端子，用于连接电源。
8.根据权利要求1所述的霍尔离子源，其特征在于，所述阴极的两端分别用于连接交流电源的两极并且接入负极偏压，所述阳极用于连接直流电源的正极；所述电磁铁的N极和S极分别用于连接直流电源的负极和正极。
9.根据权利要求1所述的霍尔离子源，其特征在于，所述壳体采用导磁材料制成。
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Denomination of utility model: Strong current Hall ion source system Effective date of registration: 20190513 Granted publication date: 20170620 Pledgee: Science and Technology Branch of Torch Development Zone of Zhongshan Rural Commercial Bank Co., Ltd. Pledgor: Zhongshan Burton Photoelectric Technology Co., Ltd. Registration number: 2019440020033 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
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Date of cancellation: 20211227 Granted publication date: 20170620 Pledgee: Science and Technology Branch of Torch Development Zone of Zhongshan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: ZHONGSHAN IBD TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: 2019440020033 |
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