一種磁過濾mevva金屬離子源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種新型磁過濾MEVVA金屬離子源的結構。MEVVA金屬離子源通過真空弧放電的方式使陰極材料電離變?yōu)殡x子，這些離子經熱擴散和低壓引出到達引出電極，在引出電極高壓電場作用下被加速，獲得很高的能量，形成離子束。在MEVVA金屬離子源工作過程中，伴隨真空弧放電，不可避免的會產生很多金屬液滴，對離子源引出束流品質造成很壞影響。在本結構中，引出電極與陰極方向垂直，陰極產生的離子經過磁場偏轉才可以到達引出電極，解決了MEVVA金屬離子源液滴的污染問題；并且離子源采用直冷式可推進陰極，提高了離子源的壽命，使其能夠滿足工業(yè)生產的需要。
【專利說明】一種磁過濾MEVVA金屬離子源

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及各種金屬離子源和金屬等離子體裝置。

【背景技術】
[0002]離子源是產生高能離子束的裝置。它是各種粒子注入加速器的核心部件，也是中性束注入器的束源的關鍵部件。無論是離子束注入器還是中性束注入器，離子源都應該提供穩(wěn)定而質量符合要求的離子束，以應用于各種不同的離子束引出場合。
[0003]MEVVA離子源屬于強流離子源，引出束流一般在幾毫安到上百毫安。同其它金屬離子源相比，它具有以下優(yōu)點:MEVVA離子源對元素周期表上的固體金屬元素(含碳)都能產生1mA量級的強束流；它的離子純度取決于陰極材料的純度，可以達到很高的離子純度，同時可以省去昂貴而復雜的質量分析器；它的金屬離子一般有幾個電荷態(tài)，這樣可以用較低的引出電壓得到較高的離子能量，而且用一個引出電壓可實現(xiàn)幾種能量的疊加(離子)注入。
[0004]MEVVA離子源的離子是用電弧放電的方式產生的，弧放電固有伴隨產生很多金屬液滴，這些液滴在離子源引出離子的同時也會伴隨引出束流引出，影響引出束流純度，對于離子注入、鍍膜等工作會嚴重影響處理的效果。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種磁過濾MEVVA金屬離子源，該離子源可以在保證離子源工作穩(wěn)定性的同時獲得純凈的金屬離子束流。該發(fā)明利用MEVVA金屬離子源產生的金屬液滴質量大、荷質比低、運動不容易受外界影響的特點，把離子源的引出孔置于液滴運動軌跡之外，然后再把容易受到磁場影響、質量小的離子通過磁場偏轉到引出電極，通過高壓引出，形成粒子束，從而達到避免大顆粒的目的。離子源工作的同時，采用可推進陰極并對陰極進行冷卻，提高了陰極的工作壽命，使其更能滿足離子注入、離子輔助沉積、鍍膜等表面處理的需要。
[0006]本發(fā)明的技術方案是:一種磁過濾MEVVA金屬離子源，等離子體由陰極和陽極通過弧放電產生，產生的離子和大顆粒由陰極表面向周圍擴散，其中金屬離子由于重量較輕、荷質比較高，容易受周圍磁場的影響，改變運動方向，曲線運動到達引出電極；放電時，伴隨產生的金屬液滴質量大，荷質比低，受周圍磁場影響小，基本保持直線運動，打到放電室同陰極相對的壁上面；高壓引出系統(tǒng)電極設置在陰極側面的壁上面，它的位置不在放電產生液滴的運動路線所能到達的范圍之內，因此只有等離子體被引出，保證了引出粒子束的純度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為側引出MEVVA金屬離子源系統(tǒng)示意圖
[0008]I陰極；2陽極；3放電室；4磁過濾系統(tǒng)；5高壓絕緣體；6引出電極。實施例
[0009]下面結合附圖對本發(fā)明所提供的技術方案作進一步闡述。
[0010]如圖1所示，一種磁過濾MEVVA金屬離子源，包括陰極1、陽極2、放電室3、磁過濾系統(tǒng)4、高壓絕緣體5和引出電極6等幾部分。
[0011]陰極I通冷卻水使其直接冷卻，可保證工作過程中陰極始終處于較低的溫度。
[0012]陰極I裝有帶真空密封的推進裝置，可以左右運動，當陰極放電燒蝕，長度變短后，通過推進裝置推動陰極向前，使陰極與陽極的相對位置不變，可保持放電的穩(wěn)定。
[0013]優(yōu)選地放電室3由無磁不銹鋼管制成，直徑200mm。
[0014]優(yōu)選地磁過濾系統(tǒng)4采用螺線管線圈，線圈圍繞在放電室3的外部，在放電室內形成穿過陰極I和引出系統(tǒng)6的彎曲磁力線。
[0015]工作時，陰極1、陽極2之間電壓50-200V，形成弧放電，放電產生的離子在放電室3內形成等離子體，伴隨等離子體產生的金屬液滴由于質量較重，荷質比低，受磁過濾系統(tǒng)4產生的磁場的影響很小，基本保持做直線運動，打到與陰極I相對的放電室壁上面；金屬離子由于重量小、荷質比高，受磁過濾系統(tǒng)4產生的磁場作用，改變運動方向，曲線運動到達引出電極6。
[0016]高壓引出系統(tǒng)的電極設置在陰極側面的壁上面，由于它不處于陰極產生的液滴運動路線上，因此只有等離子體被引出，引出的離子束沒有大的金屬顆粒。
[0017]這種技術方案的優(yōu)點有:
[0018]1.獨特的離子源結構設計，有效避免了金屬離子源大顆粒的注入。
[0019]2.采用陰極推進的方法，使陰極工作時間延長，提高了生產效率。
[0020]3.采用直接水冷的方法，使陰極溫度降低，提高了離子源的使用壽命。
[0021]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
【權利要求】
1.一種磁過濾MEVVA金屬離子源系統(tǒng)，包括陰極I ;陽極2 ;放電室3 ;磁過濾系統(tǒng)4 ;高壓絕緣體5 ;引出電極6等幾部分。其中陰極1、陽極2位于放電室3內部，磁過濾系統(tǒng)4位于放電室外部，引出電極6位于陰極側面，其特征在于:所述金屬離子源離子產生以后，經過磁過濾系統(tǒng)過濾，然后才能到達引出電極進而被引出。
2.根據(jù)權利要求1所述離子源，其特征在于:所述離子源離子產生以后，先經過磁場導向，然后到達引出電極，通過高壓引出。
3.根據(jù)權利要求1所述離子源，其特征在于:所述的引出電極6中心線同陰極I中心線正交或呈一定角度，陰極產生的離子不能以直線運行方式到達引出電極。
4.根據(jù)權利I所述離子源，其特征在于:所述磁過濾系統(tǒng)4由螺線管構成，也可以采用永磁體。
5.根據(jù)權利I所述離子源，其特征在于:磁過濾系統(tǒng)4產生的磁力線為曲線，磁力線穿過陰極I和引出電極6。
6.根據(jù)權利I所述離子源，其特征在于:陰極I通過冷卻水直接或間接冷卻。
【文檔編號】H01J37/08GK104465284SQ201410562404
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權日:2014年10月22日
【發(fā)明者】明建川 申請人:常州博銳恒電子科技有限公司