技术文章/ ARTICLE

我的位置:首页  >  技术文章  >  离子源技术及其在真空镀膜中的应用

离子源技术及其在真空镀膜中的应用

更新时间:2021-03-11      浏览次数:505
  离子源技术及其在真空镀膜中的应用
  离子源(英文名称:Ion source)是使中性原子或分子电离,并从中引出离子束流的装置。它是各种类型的离子加速器、质谱仪、电磁同位素分离器、离子注入机、离子束刻蚀装置、离子推进器以及受控聚变装置中的中性束注入器等设备的*的部件。
  气体放电、电子束对气体原子(或分子)的碰撞,带电粒子束使工作物质溅射以及表面电离过程都能产生离子,并被引出成束。根据不同的使用条件和用途,已研制出多种类型的离子源。使用较广泛的有弧放电离子源、PIG离子源、双等离子体离子源和双彭源这些源都是以气体放电过程为基础的,常被笼统地称为弧源。高频离子源则是由气体中的高频放电来产生离子的,也有广泛的用途。新型重离子源的出现,使重离子的电荷态显着提高,其中较成熟的有电子回旋共振离子源(ECR)和电子束离子源(EBIS)。负离子源性能较好的有转荷型和溅射型两种。在一定条件下,基于气体放电过程的各种离子源,都能提供一定的负离子束流。离子源是一门具有广泛应用领域的学科,在许多基础研究领域如原子物理、等离子化学、核物理等研究中,离子源都是十分重要*的设备。
  在离子源推进器实验中,人们发现有推进器材料从离子源飞出,这就开始了离子源在材料,特别是材料表面改性的应用。离子源的另一个重要应用是高能物理。具体就是离子加速器。简单地说就是用一台离子源产生某种材料的离子,这个离子就在磁性环路上加速,从而轰击一个靶,产生新的物质或揭示新的物理规律。
  真空镀膜中用到的离子源
  种类较多。主要有:高频离子源,弧放电离子源,kaufman离子源,射频离子源,霍尔离子源,冷阴离子源,电子回旋离子源,阳层离子源,感应耦合离子源可能还有很多其它类型离子源未被提到。
  离子源类型虽多,目的却无非在线清洗,改善被镀表面能量分布和调制增加反应气体能量。离子源可以大大改善膜与基体的结合强度,同时膜本身的硬度与耐磨耐蚀特性也会改善。
  高频离子源
  利用稀薄气体中的高频放电现象使气体电离,一般用来产生低电荷态正离子,有时也从中引出负离子,作为负离子源使用。
  在高频电场中,自由电子与气体中的原子(或分子)碰撞,并使之电离。带电粒子倍增的结果,形成放电,产生大量等离子体。高频离子源的放电管一般用派勒克斯玻璃或石英管制作。高频场可由管外螺线管线圈产生,也可由套在管外的环形产生。前者称为电感耦合,后者称为电容耦合高频振荡器频率为10 ~10 Hz,输出功率在数百瓦以上。
  从高频离子源中引出离子可有两种方式。一种是在放电管顶端插入一根钨丝作为正,在放电管尾端装一带孔负,并把该孔做成管形,从中引出离子流。另一种方式是把正做成帽形,装在引出电附近,而放电区则在它的另一侧。不管采用哪种引出方式,金属都要用石英或玻璃包起来,以减少离子在金属表面的复合。
  在高频放电区域中加有恒定磁场时,由于共振现象可提高放电区域中的离子浓度。有时,还在引出区域加非均匀磁场来改善引出。
  弧放电离子源
  在均匀磁场中,由热发射电子维持气体放电的离子源。为了减少气耗,放电区域往往是封闭的。做成筒形,轴线和磁场方向平行。磁场能很好地约束所发射的电子流,在腔中使气体的原子(或分子)电离,形成等离子体密度很高的弧柱。离子束可以垂直于轴线方向的侧向引出,也可以顺着轴线方向引出。
维科托(北京)科技有限公司
地址:北京通州区张家湾镇方和正圆工业园区广聚街15号院1号楼7124室
邮箱:sale@viktor.com.cn
传真:86-010-57562186
扫一扫关注我们
SCAN

TEL:13660308591

关注公众号