專利名稱：離子束流密度測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與真空鍍膜有關(guān)，涉及離子束輔助沉積鍍膜技術(shù)，特別是一種離子束流密度探測裝置，也可以用于離子注入、離子改性和離子濺射沉積中的離子束流密度的測量。
背景技術(shù)：
離子束輔助沉積鍍膜技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，越來越多的真空鍍膜機配備了離子源。
離子源發(fā)射出一定參數(shù)離子的離子束，離子在真空室中運行一定距離后，作用到沉積中的薄膜分子或原子上，與其產(chǎn)生動量交換和能量傳遞，使沉積中的分子或原子獲得大的能量，這就是離子束輔助沉積的簡單描述。
離子束輔助的優(yōu)點是可以通過控制離子的參數(shù)，控制的薄膜屬性。因此要考察離子束輔助效果，必須考察離子束的參數(shù)。離子束的參數(shù)有離子的束流密度、能量、離子束發(fā)散角、離子種類等，其中離子的能量、離子束發(fā)散角和離子種類可以方便地確定，而離子束流密度則難以確定。因此，離子束輔助沉積需要一種探測離子束流密度的裝置。
離子束流密度的探測存在著三個難點(1)電子的屏蔽。離子束一般是等離子體，該離子束是離子和電子的中性混合體，由于所關(guān)心的是離子的束流密度，因此需要在探測的時候屏蔽電子。
(2)負(fù)偏壓電路設(shè)計。為屏蔽電子就需在探測器上加負(fù)偏壓，由于測量是在真空室里進行，因此該部分的設(shè)計要考慮諸如絕緣和在真空室外可調(diào)等問題。
(3)空間多點探測。由于離子束流存在著空間分布的不均勻性，因此探測器應(yīng)能實現(xiàn)空間多點探測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述探測離子束流密度的難點問題，提供一種在離子束輔助沉積中的離子束流密度探測裝置，它應(yīng)具有靈活、實用和操作方便的特點。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種離子束流密度測量裝置，其特征在于該裝置的構(gòu)成是一紫銅圓盤，該圓盤的中心位置具有一連成一體的紫銅探測體，一底座，該底座的中軸位置有一通孔，供所述的探測體插設(shè)形成離子接收器；一可調(diào)直流電壓，其負(fù)極通過一導(dǎo)線與所述的圓盤相連，其正極經(jīng)一電流表接地。
所述的離子接收器具有和常規(guī)薄膜基底一樣的圓片，可自由安放在夾具上放置基片的小孔內(nèi)。
所述的離子接收器的探測體可為圓柱體、四方柱體或其它棱柱體。
技術(shù)效果本發(fā)明的特點是把離子接收器做成和常規(guī)薄膜基底一樣的圓片，利用真空室內(nèi)夾具(substrate holder)，將探測器放在夾具上，并可利用夾具的旋轉(zhuǎn)測量真空室周圍空間的束流密度。
本夾具不但可以用于離子輔助沉積中離子束流密度的測量，而且可用于離子注入、離子改性和離子濺射沉積中的離子束流密度的測量。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、靈活、實用和操作方便的特點。


圖1是本發(fā)明離子束流密度探測裝置離子接收器的結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明離子束流密度探測裝置離子接收器1、2部分結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明離子束流密度探測裝置絕緣底座3的結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明離子束流探測裝置在鍍膜機上的安裝示意圖
具體實施例方式首先請參閱圖1、圖2、圖3和圖4，本發(fā)明離子束流密度測量裝置的構(gòu)成是一紫銅圓盤1，該圓盤1的中心位置具有一連成一體的紫銅探測體2；一絕緣底座3，該底座3的中軸位置有一通孔4，供所述的探測體2插設(shè)形成離子接收器5；一可調(diào)直流電壓8，其負(fù)極通過一導(dǎo)線7與所述的圓盤1相連，其正極經(jīng)一電流表9接地10。
所述的離子接收器5具有和常規(guī)薄膜基底一樣的圓片，可自由安放在夾具5上放置基片的小孔內(nèi)。
所述的離子接收器的探測體2可為圓柱體、四方柱體或其它棱柱體。
所述的可調(diào)直流電源8的調(diào)節(jié)范圍是0-100V。
圖4是本發(fā)明離子束流探測裝置在鍍膜機上的使用狀態(tài)示意圖，圖中11是離子輔助沉積用離子源，12是電子槍擋板，13是電子槍。
本發(fā)明裝置的安裝與使用方法離子接收器5可以在夾具6上安放鍍膜用基片的小孔內(nèi)安放，因此離子接收器5的安放位置可以是徑向(緯度方向)的任意位置，同時夾具6可以在真空室內(nèi)旋轉(zhuǎn)，因此整個夾具上的所有位置上的離子束流密度都可以探測。
導(dǎo)線7、可調(diào)直流電壓8、電流表9、接地10在真空室外，所以可以很方便地在真空室外調(diào)節(jié)，操作極為方便。
可調(diào)直流電壓源8的輸出電壓在測量中隨離子源參數(shù)的不同而選取不同的數(shù)值。該數(shù)值的選取是本發(fā)明中重要的創(chuàng)新。具體辦法是選定某一離子源工作參數(shù)，待離子源穩(wěn)定工作后，打開可調(diào)直流電壓源8，其輸出電壓從0V開始逐漸上調(diào)，這時電流表9的數(shù)值會隨著升高，但當(dāng)可調(diào)直流電壓源8的電壓數(shù)值超過某數(shù)值，即臨界電壓值，也即該離子源工作參數(shù)對應(yīng)下負(fù)偏壓數(shù)值后，電流表9的數(shù)值將不再隨可調(diào)直流電壓源8輸出電壓的升高而升高。把可調(diào)直流電壓源8的輸出電壓重新調(diào)回臨界電壓值，此時可開始測量離子束流密度。如果離子源工作參數(shù)改變，應(yīng)重復(fù)進行以上負(fù)偏壓數(shù)值的選取工作。
測量夾具徑向(緯度方向)上離子束流密度的分布，只需將離子接收器5安放在徑向不同的小孔內(nèi)。測量夾具經(jīng)度方向上離子束流密度的分布，只需讓夾具以極小速度旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)過5°，記錄一次數(shù)值，就可描繪出經(jīng)度方向上的分布情況。
權(quán)利要求
1.一種離子束流密度測量裝置，其特征在于該裝置的構(gòu)成是一紫銅圓盤(1)，該圓盤(1)的中心位置具有一連成一體的紫銅探測體(2)；一底座(3)，該底座(3)的中軸位置有一通孔(4)，供所述的探測體(2)插設(shè)形成離子接收器(5)；一可調(diào)直流電壓(8)，其負(fù)極通過一導(dǎo)線(7)與所述的圓盤(1)相連，其正極經(jīng)一電流表(9)接地(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子束流密度測量裝置，其特征在于所述的離子接收器具有和常規(guī)薄膜基底一樣的圓片，可自由安放在夾具(5)上放置基片的小孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子束流密度測量裝置，其特征在于所述的離子接收器的探測體(2)可為圓柱體、四方柱體或其它棱柱體。
全文摘要
一種離子束流密度測量裝置，其特征在于該裝置的構(gòu)成是一紫銅圓盤，該圓盤的中心位置具有一連成一體的紫銅探測體，一底座，該底座的中軸位置有一通孔，供所述的探測體插設(shè)形成離子接收器；一可調(diào)直流電壓，其負(fù)極通過一導(dǎo)線與所述的圓盤相連，其正極經(jīng)一電流表接地。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、靈活、實用和操作方便的特點。
文檔編號G01T1/00GK1563941SQ200410017709
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月15日
發(fā)明者張大偉, 范瑞英, 方明, 邵建達(dá), 范正修, 張東平, 尚淑珍, 范樹海 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所