CN208093506U

CN208093506U - 空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪

Info

Publication number: CN208093506U
Application number: CN201820592007.0U
Authority: CN
Inventors: 陈大民
Original assignee: Dalian Crystal Technology Co Ltd
Current assignee: Dalian Crystal Technology Co Ltd
Priority date: 2018-04-24
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2018-11-13
Anticipated expiration: 2028-04-24

Abstract

本实用新型属于一种空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪，包括阴极组件（3），其特征在于在枪头座（22）上装有一个快卸阴极头（11），在接头（23）和枪头座（22）的中心装有一个阴极钽管（11‑1），在阴极钽管（11‑1）的下部装有隔热钼片（11‑9）和六硼化镧阴极（11‑8）；六硼化镧阴极（11‑8）和钼筒（11‑10）的内壁之间装有防浸渗石墨套Ⅱ（11‑3）；在隔热钼片（11‑9）与六硼化镧阴极（11‑8）之间装有防浸渗石墨套I(11‑2);在快卸阴极头（11）的下端用钼螺钉（11‑4）固定有外钼套（11‑5）和内钼套（11‑7）；在内钼套（11‑7）的下端固定有顶端钨片（11‑6）。该发明不会造成引束电流的故障，使用金属外套彻底免除了石英玻璃管破裂损坏和管内放电的问题。

Description

空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪

技术领域

本实用新型属于镀膜设备，特别涉及一种对离子镀膜工件进行清洗刻蚀、离化气体，蒸发靶材的空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪。

背景技术

第一代使用型空心阴极电子束枪产生于日本，是上世纪70年代初。钽的热电子发射密度在温度T=2300K时达到极大值0.3Acm^-2,因此利用钽管做阴极的空心阴极电子束枪的工作温度都设定在2300K；第二代空心阴极电子束枪的阴极发射材料使用了六硼化镧，也是产生于日本，大约是上个世纪90年代。电子枪采用六硼化镧做阴极发射材料。但是六硼化镧的加热是依靠钽管放电后自身的热量加热六硼化镧后使六硼化镧发射电子的。其放电部分装于透明的石英玻璃管内，空心阴极钽管及六硼化镧都装置于石英玻璃管内，石英玻璃管放置于真空室的外顶部，由于石英玻璃是绝缘的，因此在石英玻璃管底部需要加装两个封闭磁场型(磁镜场)的金属辅助阳极，利用磁场约束由于阴极初始放电产生的放电气体来加大离化气体的密度，直至形成电子束，这种结构有如下缺点：

1、初始放电（引束放电）困难。因为阴极外壳是石英玻璃管，为绝缘体；阴极放电依靠底部法兰的辅助阳极，距离较远，在气体放电密度不足的情况下无法引出电子束即引束困难。实践中一次引束要多次实验才能成功，即使引出电子束初始阶段也要在石英玻璃管内不稳定频闪放电十几分钟才能顺利引出电子束，经常造成引束电源的故障。

2、为了增加引束时的电子密度，在两个辅助阳极间加装了约束电子的镜像磁场，当电子束引出后，受径向磁场的影响反倒不容易拉入真空室内的主束阳极，这经常使引出的电子束在打开主束电源后不能迅速进入真空室，从而在石英玻璃管内放电。

3、石英玻璃管是一种易破碎元件，耐热一般在600℃左右，工作中易造成机械损坏还有就是热损变形。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种金属枪的辅助阳极伸入到真空室内，放电容易；引束无需磁场约束电子，放电后十分流畅进入真空室的空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是:一种空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪，包括阴极组件，在阴极组件上焊接有出水水嘴I、和进水水嘴I，在阴极组件外面装有绝缘套Ⅱ，绝缘套Ⅱ外面装有辅助阳极套筒Ⅲ，在辅助阳极套筒Ⅲ外面焊接辅助阳极套筒Ⅱ，在辅助阳极套筒Ⅱ上焊接出水水嘴Ⅱ和进水水嘴Ⅱ及辅助阳极套筒I，在辅助阳极套筒I上装有阳极法兰Ⅱ，在阴极组件的上端焊接一个堵帽，在堵帽上螺纹连接一个螺母压套，在螺母压套的中心装有充气嘴，充气嘴与堵帽之间装有O形胶圈I；在阴极组件的腔内下部装有一个枪头座；在枪头座与堵帽之间装有阴极筒Ⅱ；其特征在于在枪头座上装有一个快卸阴极头，在枪头座下面装有接头；在接头和枪头座的中心装有一个阴极钽管，在阴极钽管的下部装有隔热钼片和六硼化镧阴极；六硼化镧阴极和钼筒的内壁之间装有防浸渗石墨套Ⅱ；在隔热钼片与六硼化镧阴极之间装有防浸渗石墨套I;在快卸阴极头的下端用钼螺钉固定有外钼套和内钼套；在内钼套的下端固定有顶端钨片。

本实用新型的有益效果是：该发明金属枪的辅助阳极伸入到真空室内，其外壁距离阴极端点仅有几毫米，放电十分容易；引束无需磁场约束电子，放电后能流畅地进入真空室，电子束很容易被拉向阳极；不会造成引束电流的故障，使用金属外套彻底免除了石英玻璃管破裂损坏和管内放电的问题。

附图说明

以下结合附图，以实施例具体说明。

图1是空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪的主视图；

图2是图1中快卸阴极头部件的主视图。

图中：1-充气嘴；2-螺母压套；3-阴极组件；4-电极；5-出水水嘴I；6-绝缘套I；7-绝缘套Ⅱ；8-出水水嘴Ⅱ；9-辅助阳极套筒；10-绝缘套Ⅲ；11-快卸阴极头；11-1-阴极钽管；11-2-防浸渗石墨套I；11-3-防浸渗石墨套Ⅱ；11-4-钼螺钉；11-5-外钼套；11-6-顶端钨片；11-7-内钼套；11-8-六硼化镧阴极；11-9-隔热钼片；11-10-钼筒；12-出口螺母；13- O形胶圈I；14-进水水嘴I；15-螺栓I；16- O形胶圈Ⅱ；17-进水水嘴Ⅱ；18-螺栓Ⅱ；19- O形胶圈Ⅲ；20-绝缘套Ⅳ；21-阴极筒Ⅱ；22- 枪头座；23-接头；24—堵帽；25-阳极法兰I；26-阴极法兰I；27-辅助阳极套筒Ⅱ；28-辅助阳极套筒Ⅲ；29-阳极法兰Ⅱ。

具体实施方式

实施例，参照附图，一种空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪，包括阴极组件3，在阴极组件3上焊接有出水水嘴I 5、和进水水嘴I14，在阴极组件3外面装有绝缘套Ⅱ7，绝缘套Ⅱ7外面装有辅助阳极套筒Ⅲ28，在辅助阳极套筒Ⅲ28外面焊接辅助阳极套筒Ⅱ27，在辅助阳极套筒Ⅱ27上焊接出水水嘴Ⅱ8和进水水嘴Ⅱ17及辅助阳极套筒I 9，在辅助阳极套筒I9上装有阳极法兰Ⅱ29，在阴极组件3的上端焊接一个堵帽24，在堵帽24上螺纹连接一个螺母压套2，在螺母压套2的中心装有充气嘴1，充气嘴1与堵帽24之间装有O形胶圈I 13；在阴极组件3的腔内下部装有一个枪头座22；在枪头座22与堵帽24之间装有阴极筒Ⅱ21；其特征在于在枪头座22上装有一个快卸阴极头11，在枪头座22下面装有接头23；在接头23和枪头座22的中心装有一个阴极钽管11-1，在阴极钽管11-1的下部装有隔热钼片11-9和六硼化镧阴极11-8；六硼化镧阴极11-8和钼筒11-10的内壁之间装有防浸渗石墨套Ⅱ11-3；在隔热钼片11-9与六硼化镧阴极11-8之间装有防浸渗石墨套I11-2;在快卸阴极头11的下端用钼螺钉11-4固定有外钼套11-5和内钼套11-7；在内钼套11-7的下端固定有顶端钨片11-6。

电极4固定在阴极组件3上；阴极法兰I 26焊接在阴极组件3上；在辅助阳极套筒Ⅲ28的上端焊接有阳极法兰I 25，阳极法兰I 25与阴极法兰I 26及辅助阳极套筒Ⅲ28与阴极组件3之间装有绝缘套Ⅱ7；绝缘套Ⅱ7与阳极法兰I 25和阴极法兰I 26之间均装有O形胶圈Ⅱ16；阳极法兰I 25与阴极法兰I 26之间用螺栓I 15连接在一起，在螺栓I 15中孔中装有绝缘套I 6；在辅助阳极套筒9上端焊接有出水水嘴Ⅱ8，出水水嘴Ⅱ8的下面焊接有阳极法兰Ⅱ29，阳极法兰Ⅱ29的圆周上装有螺栓Ⅱ18，螺栓Ⅱ18孔内装有绝缘套Ⅲ10；阳极法兰Ⅱ29的下面辅助阳极套筒9的外面装有绝缘套Ⅳ20，绝缘套Ⅳ20与阳极法兰Ⅱ29之间装有O形胶圈Ⅲ19；在辅助阳极套筒9的下端螺纹连接一个出口螺母12。在辅助阳极套筒Ⅲ28的外面焊接有辅助阳极套筒Ⅱ27；在辅助阳极套筒Ⅱ27的上端焊接有进水水嘴Ⅱ17。

该实用新型的工作原理及使用方法：该装置用阴极钽管11-1作为加热体，当阴极钽管11-1起弧后会产生热电子发射，形成电子束，同时高温的阴极钽管11-1会加热套在其外的高发射率的六硼化镧阴极11-8。六硼化镧阴极11-8被加热后，会产生比阴极钽管11-1个更高密度的热电子发射，形成电子束发射的主区域。空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪与电源的负极连接，水冷坩埚或者辅助阳极与电源正极连接。在坩埚或者辅助阳极的周围设置聚焦电磁线圈，同时也可以在空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪周围设置大聚焦电磁线圈，电子束流到达坩埚后，其动能转换为热能，将坩埚中的金属材料加热、熔化，蒸发。在坩埚上方金属蒸汽原子与高密度的电子束流进行非弹性碰撞的几率较大，使金属原子被电离。金属离化率高达20-40%，涂层粒子的整体能量高，容易和反应气体进行化合，在工件上反应沉积获得氮化钛等化合物涂层。空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪既可做蒸发源，同理又可做离化源，电子束流电离氩气产生氩离子轰击工件，对工件进行清洁和净化，提高膜层结合力；又可以做工件加热源使用。

Claims

1.一种空心阴极旁热式六硼化镧电子束枪，包括阴极组件（3），在阴极组件（3）上焊接有出水水嘴I（5）、和进水水嘴I（14），在阴极组件（3）外面装有绝缘套Ⅱ（7），绝缘套Ⅱ（7）外面装有辅助阳极套筒Ⅲ（28），在辅助阳极套筒Ⅲ（28）外面焊接辅助阳极套筒Ⅱ（27），在辅助阳极套筒Ⅱ（27）上焊接出水水嘴Ⅱ（8）和进水水嘴Ⅱ（17）及辅助阳极套筒I（9），在辅助阳极套筒I（9）上装有阳极法兰Ⅱ（29），在阴极组件（3）的上端焊接一个堵帽（24），在堵帽(24)上螺纹连接一个螺母压套（2），在螺母压套（2）的中心装有充气嘴（1），充气嘴（1）与堵帽（24）之间装有O形胶圈I（13）；在阴极组件（3）的腔内下部装有一个枪头座（22）；在枪头座（22）与堵帽（24）之间装有阴极筒Ⅱ（21）；其特征在于在枪头座（22）上装有一个快卸阴极头（11），在枪头座（22）下面装有接头（23）；在接头（23）和枪头座（22）的中心装有一个阴极钽管（11-1），在阴极钽管（11-1）的下部装有隔热钼片（11-9）和六硼化镧阴极（11-8）；六硼化镧阴极（11-8）和钼筒（11-10）的内壁之间装有防浸渗石墨套Ⅱ（11-3）；在隔热钼片（11-9）与六硼化镧阴极（11-8）之间装有防浸渗石墨套I（11-2）;在快卸阴极头（11）的下端用钼螺钉（11-4）固定有外钼套（11-5）和内钼套（11-7）；在内钼套（11-7）的下端固定有顶端钨片（11-6）。