激光溅射离子源的发生装置的制作方法

本实用新型涉及离子源发生装置技术领域，尤其涉及一种激光溅射离子源的发生装置。

背景技术：

离子源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、光谱仪等装置中的中性束注入器等设备的不可缺少的部件；现有技术中的质谱仪等装置涉及的激光溅射离子源，使用聚焦的脉冲激光束照射在转动的靶体，蒸发靶体的靶面材料产生的等离子体与脉冲载气进行反应，生成各种带电离子。此方式在应用中最重要的问题是，其靶体不断地做自转运动，而激光束的照射方向固定不动，因此，长时间的使用会使得靶体的靶面被激光束照射烧蚀出一个环形坑。环形坑的出现会使得离子源的工作状态很不稳定；此外，该情况下靶体的利用率极低，只有环形坑处的材料被充分利用，而靶面其他部位的材料则被浪费，特别是对于一些诸如金等贵金属做的靶体，其造成的浪费极大，其成本也是巨大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种结构设计新颖、紧凑、靶体使用率高的激光溅射离子源的发生装置。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案为：

设计一种激光溅射离子源的发生装置，包括离子源的靶体；还包括反应源，所述反应源上设有一通孔，还包括设置于反应源后侧的脉冲激光器，所述脉冲激光器射出的激光束经过透镜聚焦后穿过通孔打在靶体前端的A面（即靶面）上；所述靶体前端的A面与反应源前侧的B面面接触，所述靶体相对反应源前侧的B面做自转和上下往复滑动的动作。

优选的，还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构带动所述靶体做自转动作，所述第一驱动机构包括一固定于安装板上的第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴与靶体同轴连接。

优选的，所述第一驱动机构还包括与第一驱动电机的输出轴同轴连接的一导向柱，所述导向柱的尾端设有一后挡板，还包括一套管，所述套管的内壁对称设有沿套管轴向设置的滑槽，所述导向柱的外壁上设有沿导向柱轴线方向设置的滑带，所述套管套在导向柱上，所述滑带匹配安装于滑槽内，所述套管可相对导向柱轴向移动，与后挡板相向设置的套管的端部与后挡板间隔设置，套管的前端设有一前挡板，位于前挡板和后挡板之间的套管上套有弹簧，所述弹簧对所述套管施加向前的推力；所述靶体同轴与套管的前端连接。

优选的，所述套管的前端设有一管件，所述靶体的尾端设有一杆，所述管件的侧壁上设有螺纹孔，螺纹孔内设有锁紧螺栓，所述杆插在管件内，所述锁紧螺栓的端部顶在杆的侧壁上。

优选的，所述管件上套有一直线轴承，所述直线轴承通过轴承套与安装板连接，且所述管件可相对直线轴承轴向移动。

优选的，所述安装板的下表面上设有两组丝杆套筒，每组丝杆套筒包括两个丝杆套筒并前后同轴设置，每组丝杆套筒中的两个丝杆套筒中设有丝杆，所述丝杆的两端分别通过固定于底座板上的轴承设置，其中一个丝杆的端部上连接有第二驱动电机，第二驱动电机安装于底座板上。

优选的，还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构包括固定于底座上的直线推杆电机，所述直线推杆电机上的推杆纵向向上顶在底座板的中部，位于底座板的四个角处分别设有一导向孔，位于导向孔下方的底座上设有与导向孔的位置一一对应的导向杆，所述导向杆贯穿导向孔设置，且所述底座板可沿导向杆上下移动。

优选的，所述靶体呈圆柱体状。

优选的，所述靶体包括铁、铜、金、铝。

本实用新型的有益效果在于：

本装置其结构设计新颖、紧凑，使用过程中，通过靶体上下方向上的运动并结合靶体的自转运动，可以使位置固定的激光束照射在靶面的每个部位上，能够对靶体的靶面材料进行较为全面的烧蚀和利用，此方式能够避免靶体材料的浪费，能够降低成本的投入；再者，本设计通过弹簧与套管的配合可以保证靶体的前端面始终保持与反应源B面面接触，以提高离子源工作的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型中的靶体与反应源配合关系示意图；

图2为本实用新型中的靶体与反应源的主要结构示意图；

图3为本装置的主要结构示意图；

图4为本实用新型中的导向柱与套管配合后的截面结构示意图；

图5为本实用新型中的安装板及其上的丝杆套筒端面视角结构示意图；

图中：1.靶体;2.杆;3.反应源;4.通孔;5.激光束;6.脉冲激光器;7.管件;8.直线轴承;9.锁紧螺栓;10.安装板;11.前挡板;12.套管;13.弹簧;14.导向柱;15.滑带;16.后挡板;17.第一驱动电机;18.滑槽;19.丝杆套筒;20.丝杆;21.轴承;22.第二驱动电机;23.底座板;24、25.导向杆;26.直线推杆电机；27.推杆；28.底座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

实施例1：一种激光溅射离子源的发生装置，参见图1至图5；本装置它包括离子源的靶体1，所述靶体1呈圆柱体状，靶体可以是铁、铜、金、铝等材质。还包括固定于底座28上的反应源3，所述反应源3上设有一通孔4，还包括设置于反应源3后侧的脉冲激光器6，所述脉冲激光器6射出的激光束5穿过通孔4打在靶体1前端的A面上；本设计中的所述靶体1前端的A面与反应源前侧的B面始终保持面接触，而所述的靶体1相对反应源3前侧的B面做自转和上下往复滑动的动作。

为实现上述目的，本装置还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构带动所述靶体1做自转动作，具体的，所述第一驱动机构包括一固定于安装板上的第一驱动电机17（步进电机），还包括与第一驱动电机的输出轴同轴连接的一导向柱14，所述导向柱14的尾端设有一后挡板16，还包括一套管12，所述套管12的内壁对称设有沿套管轴向设置的滑槽18，所述导向柱14的外壁上设有沿导向柱轴线方向设置的滑带15，所述套管12套在导向柱14上，所述滑带15匹配安装于滑槽18内，且所述套管12可相对导向柱14轴向移动，本设计中，与后挡板16相向设置的套管12的端部与后挡板间隔设置，套管12的前端设有一前挡板11，位于前挡板11和后挡板16之间的套管上套有弹簧13，所述弹簧13对所述套管12施加向前的推力，通过此弹簧的可以将靶体的前端面A面始终顶在B面上，进一步的，本设计中的所述套管12的前端设有一管件7，所述靶体1的尾端设有一杆2，所述管件7的侧壁上设有螺纹孔，螺纹孔内设有锁紧螺栓9，所述杆2插在管件7内，所述锁紧螺栓9的端部顶在杆2的侧壁上，通过此方式实现对靶体的固定并与第一驱动电机上的动力轴同轴连接。

进一步的，本设计中的所述管件7上套有一直线轴承8，所述直线轴承8通过轴承套与安装板连接，且所述管件7可相对直线轴承轴向移动。

进一步的，所述安装板10的下表面上设有两组丝杆套筒，每组丝杆套筒包括两个丝杆套筒19并前后同轴设置，每组丝杆套筒中的两个丝杆套筒中设有丝杆20，所述丝杆20的两端分别通过固定于底座板23上的轴承21设置，其中一个丝杆20的端部上连接有第二驱动电机22（步进电机），第二驱动电机22安装于底座板上。第二驱动电机22不工作时可以固定安装板10，第二驱动电机22工作时可以带动安装板10做水平平移运动用以更换靶体1和杆2。

本装置它还包括第二驱动机构，第二驱动机构带动靶体做上下方向上的往复运动，所述第二驱动机构包括固定于底座28上的直线推杆电机26，所述直线推杆电机上的推杆27纵向向上顶在底座板23的中部，位于底座板23的四个角处分别设有一导向孔，位于导向孔下方的底座28上设有与导向孔的位置一一对应的导向杆24，所述导向杆24贯穿导向孔设置，且所述底座板23可沿导向杆上下移动。

本装置的初始状态时，其靶体的A面通过弹簧顶在反应源上并与反应源的B面面接触。工作时，第一驱动电机（步进电机）带动导向柱、套管、管件及靶体一起转动，并控制靶体的转动速率。同时，直线推杆电机26驱动推杆27运动，以此通过直线推杆电机驱动底座板及其上的靶体做上下往复运动（靶体上下往复移动的行程等于靶体前端面的直径），上下往复运动的速率可控制。通过此方式并结合弹簧的弹力可以保持靶体的前端面始终与反应源的B面面接触。此时，通过靶体的自转及靶体的上下往复运动可实现激光束对靶体前端A面的整个烧蚀，可实现对靶体的有效利用，避免靶体材料的浪费，能够降低成本的投入。

本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。