專利名稱：強(qiáng)束流大束斑金屬蒸氣真空弧離子源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種金屬蒸氣真空弧離子源(MEVVA離子源)。
公知的金屬蒸氣真空弧離子源主要由離子形成區(qū)和離子引出區(qū)兩部分組成。離子形成區(qū)有彼此絕緣的陰極、陽極和觸發(fā)電極；離子引出區(qū)是一組電透鏡。美國專利(United StatesPatent)4714860和中國專利ZL91224858.6表明離子引出區(qū)的電透鏡是一組平行均勻的多孔三電極系統(tǒng)。由于金屬蒸氣真空弧離子源束流發(fā)散的特點(diǎn)，通?？梢酝ㄟ^改變電極的透射率、增加電極的直徑或者增加引出電極到處理工件的距離，達(dá)到增大引出離子束流和增加束斑面積的目的。在這種情況下，離子源的體積將要增加較大，真空室尺寸也相應(yīng)的增大。同時(shí)也導(dǎo)致別的問題，例如所需廠房增大，拆卸、清洗、安裝困難，成本增加較大等。
本實(shí)用新型的目的是在離子源體積盡可能小的情況下，不增加引出電極與處理工件的距離得到強(qiáng)的金屬離子束流和較大的束斑。
我們通過理論分析和多次實(shí)驗(yàn)研究，改進(jìn)了陽極結(jié)構(gòu)，主要是增大了陽極孔和采用適當(dāng)?shù)木劢勾艌?chǎng)，使得弧放電產(chǎn)生的離子盡可能多到達(dá)引出區(qū)，以提供強(qiáng)束流。另一方面，研制出了凸形電透鏡引出系統(tǒng)。凸形電透鏡電極的曲率隨半徑的增大而增加。由于電透鏡的凸形結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了引出電場(chǎng)的橫向發(fā)散，使得金屬離子在橫向電場(chǎng)作用下強(qiáng)制發(fā)散，從而得到大的束斑。同時(shí)，我們改變不同半徑處透鏡電極的透射率(引出孔由中心向外從圓孔逐漸變化成弧形長(zhǎng)孔，引出孔面積橫向逐漸增大)，使得透射率隨半徑增大而增加，得到較為均勻的引出束流分布。
下面是實(shí)施例


圖1為強(qiáng)束流大束斑金屬蒸氣真空弧離子源的一種結(jié)構(gòu)。圖中1是陰極，2是觸發(fā)電極，3為陽極，4是凸形引出電極，5是聚焦磁場(chǎng)，6是冷卻油路，7是陽極孔，8是引出電極孔。引出電極孔由中心向外從圓孔逐漸變化成弧形長(zhǎng)孔，引出孔面積橫向逐漸增大。
權(quán)利要求1.一種強(qiáng)束流大束斑金屬蒸氣真空弧離子源，其特征在于采用凸形引出電極透鏡，引出電極的引出孔形狀逐漸變化使得透射率橫向逐漸增大，并采用陽極聚焦磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)束流大束斑金屬蒸氣真空弧離子源，其特征在于采用凸形引出電極，該電極的曲率隨半徑的增大而增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)束流大束斑金屬蒸氣真空弧離子源，其特征在于凸形電極的引出孔的形狀由中心向外從圓孔逐漸變化成弧形長(zhǎng)孔，孔的面積隨半徑的增大而增大，透射率橫向逐漸增大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)束流大束斑金屬蒸氣真空弧離子源，其特征在于采用陽極聚焦磁場(chǎng)。
專利摘要一種強(qiáng)束流大束斑金屬蒸氣真空弧離子源，采用凸形引出電透鏡，引出電極的曲率和透射率橫向逐漸增大，并采用大的陽極孔配合聚焦磁場(chǎng)。強(qiáng)制增加離子束橫向發(fā)散以便在較小的距離同時(shí)獲得較為均勻的強(qiáng)束流和大束斑。
文檔編號(hào)H01J27/08GK2610487SQ0225642
公開日2004年4月7日 申請(qǐng)日期2002年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月8日
發(fā)明者吳先映, 李強(qiáng), 張勝基, 張薈星, 張孝吉 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)