CN211227315U - 一种霍尔离子源 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于离子源技术领域，公开一种霍尔离子源，包括反应室，所述反应室包括第一反应室、第二反应室、第三反应室，所述第二反应室分别与所述第一反应室、第三反应室相连；所述第一反应室包括磁钢模块，所述磁钢模块包括多块同轴设置的磁钢元件；所述第二反应室包括阳极模块；所述第三反应室包括阴极元件；所述磁钢模块、所述阳极模块、所述阴极元件相对设置。本实用新型提供的一种霍尔离子源，磁钢组件设置为可叠加的结构，可以通过增减磁钢元件的个数实现调节磁场大小。

Description

一种霍尔离子源

技术领域

本实用新型涉及离子源技术领域，尤其涉及一种霍尔离子源。

背景技术

霍尔离子源是广泛应用于光学镀膜、溅射镀膜、阴极弧离子镀等真空镀膜过程中的离子束辅助镀膜工艺，其主要组成部分是：阴极，钨丝发射电子；阳极，产离子；气路，提供离化的气体；电源等。

工作原理是，工作气体或反应气体由阳极底部进入放电区内参与放电，放电区内由磁铁产生锥形磁场，在放电区的上部安装有补偿或中和阴极。根据工作要求该型号离子源的工作气体为氩气，反应气体可以使用氧气、氮气和碳氢等多种气体。放电区上部阴极灯丝加热后产生热电子，当离子源的阳极施以正电位+U时，电子在电场的作用下向阳极运动，由于磁场的作存在，电子绕磁力线以螺旋轨道前进，与工作或反应气体的原子发生碰撞使其离化。离子在霍尔电场的作用下被加速获得相应的能量，与灯丝阴极发射的部分热电子形成近等离子体，由等离子体源发射出来与基板发生作用达到清洗和辅助镀膜的目的。

但是，现有的霍尔离子源具有以下缺陷：其磁场大小往往不易调节。

基于上述情况，我们有必要设计一种能够解决上述问题的霍尔离子源。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种容易调节磁场大小的霍尔离子源。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种霍尔离子源，包括反应室，所述反应室包括第一反应室、第二反应室、第三反应室，所述第二反应室分别与所述第一反应室、第三反应室相连；

所述第一反应室包括磁钢模块，所述磁钢模块包括多块同轴设置的磁钢元件；

所述第二反应室包括阳极模块；

所述第三反应室包括阴极元件；

所述磁钢模块、所述阳极模块、所述阴极元件相对设置。

进一步的，所述阳极模块包括多块同轴设置的阳极元件。

进一步的，相邻的所述磁钢元件之间设置有相互配合的第一凸起部、第一凹槽部。

进一步的，相邻的所述阳极元件之间设置有相互配合的第二凸起部、第二凹槽部。

进一步的，所述第一反应室还包括第一壳体、盖体、基座、气体分配器，所述第一壳体的两端分别与所述基座、所述盖体固定连接，所述基座上开设有第一气孔，所述盖体上设置有第二气孔，所述气体分配器设置在所述盖体上并与所述第二气孔连通，所述磁钢模块设置在所述基座上。

进一步的，所述气体分配器由导磁材料制成。

进一步的，所述盖体与所述第一壳体之间设置有绝缘密封环。

进一步的，所述第二反应室还包括第二壳体、扩张杯，所述扩张杯与所述第二壳体固定连接，所述扩张杯与所述阳极模块相对设置。

进一步的，所述第三反应室还包括第三壳体、进气过滤泵、出气过滤泵、基板，所述进气过滤泵、所述出气过滤泵、所述基板均安装在所述第三壳体上，所述基板与所述阴极元件相对设置。

进一步的，所述阴极元件包括钨丝、阴极接线柱，所述钨丝固定在所述阴极接线柱上。

本实用新型的有益效果为：提供一种霍尔离子源，磁钢组件设置为可叠加的结构，可以通过增减磁钢元件的个数实现调节磁场大小；阳极组件设置为可叠加的结构，可通过增减阳极元件的个数实现调节阳极电场大小；气体分配器采用导磁材料制成，无需另外设置导磁体，减少了部件，而且用导磁材料制作气体分配器实现了使磁钢组件的磁场强度分布更均匀，降低导磁率误差；将离子源与基板反应部分设计成封闭的腔体并通过两个过滤泵的抽放气，保证反应的气体环境稳定，并避免有害气体直接排放至大气造成空气污染。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

其中，第一反应室1，磁钢模块11，磁钢元件111，第一壳体12，盖体13，基座14，气体分配器15，第一气孔16，第二气孔17，绝缘密封环18；

第二反应室2，阳极模块21，阳极元件211，第二壳体22，扩张杯23；

第三反应室3，阴极元件31，钨丝311，阴极接线柱312，第三壳体32，进气过滤泵33，出气过滤泵34，基板35。

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解和认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，一种霍尔离子源，包括反应室，反应室包括第一反应室1、第二反应室2、第三反应室3，第二反应室2分别与第一反应室1、第三反应室3相连；第一反应室1包括磁钢模块11，磁钢模块11包括多块同轴设置的磁钢元件111；第二反应室2包括阳极模块21；第三反应室3包括阴极元件31；磁钢模块11、阳极模块21、阴极元件31相对设置。

于本实施例中，反应室为圆柱形结构，第一反应室1、第二反应室2、第三反应室3同轴设置，磁钢模块11与阳极模块21均为圆柱形结构，磁钢模块11与阳极模块21同轴设置。磁钢元件111为永磁体块。为了便于描述，本实用新型中以第一反应室1方向为下，第三反应室3方向为上。磁钢模块11、阳极模块21、阴极元件31从下至上依次布置。

于本实施例中，阳极模块21包括多块同轴设置的阳极元件211。阳极模块21中间为上大下小的锥形孔，阳极元件211为永磁体块。

于本实施例中，相邻的磁钢元件111之间设置有相互配合的第一凸起部、第一凹槽部。第一凸起部与第一凹槽部形成插拔配合，本实施例中，除最下方的磁钢元件外，其余磁钢元件的下端面上设置第一凸起部，上端面上设置第一凹槽部，最下方的磁钢元件上端面设置第一凹槽部，所有磁钢元件的第一凸起部、第一凹槽部尺寸一致，便于多个磁钢元件的堆叠定位、固定，所有磁钢元件同轴设置。

于本实施例中，相邻的阳极元件211之间设置有相互配合的第二凸起部、第二凹槽部。第二凸起部与第二凹槽部形成插拔配合，本实施例中，除最下方的阳极元件外，其余阳极元件的下端面上设置第二凸起部，上端面上设置第二凹槽部，最下方的阳极元件上端面设置第二凹槽部，所有阳极元件的第二凸起部、第二凹槽部尺寸一致，便于多个阳极元件的堆叠定位、固定，所有阳极元件同轴设置。

于本实施例中，第一反应室1还包括第一壳体12、盖体13、基座14、气体分配器15，第一壳体12的两端分别与基座14、盖体13固定连接，基座14上开设有第一气孔16，盖体13上设置有第二气孔17，气体分配器15设置在盖体13上并与第二气孔17连通，磁钢模块11设置在基座14上。气体分配器15下端与第二气孔17连通，上端与阳极模块21的锥形孔连通。

于本实施例中，气体分配器15由导磁材料制成。传统的霍尔离子源需要设置单独的导磁体和气体分配器，本实用新型的气体分配器15采用导磁材料制成，因此无需另外设置导磁体，减少了部件，而且用导磁材料制作气体分配器实现了使磁钢组件的磁场强度分布更均匀，降低导磁率误差。

于本实施例中，盖体13与第一壳体12之间设置有绝缘密封环18。

于本实施例中，第二反应室2还包括第二壳体22、扩张杯23，扩张杯23与第二壳体22固定连接，扩张杯23与阳极模块21相对设置。本实施例中，扩张杯23位于阳极模块21上方，扩张杯23与阳极模块21同轴设置，且扩张杯23中的通孔形状与阳极模块21中的锥形孔形状相配合，通孔与锥形孔截面轮廓位于同一梯形中。

于本实施例中，第三反应室3还包括第三壳体32、进气过滤泵33、出气过滤泵34、基板35，进气过滤泵33、出气过滤泵34、基板35均安装在第三壳体32上，基板35与阴极元件31相对设置。本实施例中，进气过滤泵33、出气过滤泵34分别设置在第三壳体32的两侧，基板35位于阴极元件的上方，基板35为待清洗和镀膜的工件，将离子源与基板反应部分设计成封闭的腔体并通过两个过滤泵的抽放气，保证反应的气体环境稳定，并避免有害气体直接排放至大气造成空气污染。

于本实施例中，阴极元件31包括钨丝311、阴极接线柱312，钨丝311固定在阴极接线柱312上。钨丝311位于扩张杯23的通孔的上方。

本实用新型未涉及的部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

最后应说明的是：在本实用新型的描述中，技术术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等表示方向或位置关系是基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述和理解本实用新型的技术方案，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神与范围。

Claims (10)

1.一种霍尔离子源，包括反应室，其特征在于，所述反应室包括第一反应室、第二反应室、第三反应室，所述第二反应室分别与所述第一反应室、第三反应室相连；

所述第一反应室包括磁钢模块，所述磁钢模块包括多块同轴设置的磁钢元件；

所述第二反应室包括阳极模块；

所述第三反应室包括阴极元件；

所述磁钢模块、所述阳极模块、所述阴极元件相对设置。

2.根据权利要求1所述的一种霍尔离子源，其特征在于，所述阳极模块包括多块同轴设置的阳极元件。

3.根据权利要求1所述的一种霍尔离子源，其特征在于，相邻的所述磁钢元件之间设置有相互配合的第一凸起部、第一凹槽部。

4.根据权利要求2所述的一种霍尔离子源，其特征在于，相邻的所述阳极元件之间设置有相互配合的第二凸起部、第二凹槽部。

5.根据权利要求1所述的一种霍尔离子源，其特征在于，所述第一反应室还包括第一壳体、盖体、基座、气体分配器，所述第一壳体的两端分别与所述基座、所述盖体固定连接，所述基座上开设有第一气孔，所述盖体上设置有第二气孔，所述气体分配器设置在所述盖体上并与所述第二气孔连通，所述磁钢模块设置在所述基座上。

6.根据权利要求5所述的一种霍尔离子源，其特征在于，所述气体分配器由导磁材料制成。

7.根据权利要求5所述的一种霍尔离子源，其特征在于，所述盖体与所述第一壳体之间设置有绝缘密封环。

8.根据权利要求1所述的一种霍尔离子源，其特征在于，所述第二反应室还包括第二壳体、扩张杯，所述扩张杯与所述第二壳体固定连接，所述扩张杯与所述阳极模块相对设置。

9.根据权利要求1所述的一种霍尔离子源，其特征在于，所述第三反应室还包括第三壳体、进气过滤泵、出气过滤泵、基板，所述进气过滤泵、所述出气过滤泵、所述基板均安装在所述第三壳体上，所述基板与所述阴极元件相对设置。

10.根据权利要求1所述的一种霍尔离子源，其特征在于，所述阴极元件包括钨丝、阴极接线柱，所述钨丝固定在所述阴极接线柱上。

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