一种窄束型线性离子源的制作方法

本实用新型涉及一种使用离子束清洗的离子源技术领域，特别涉及一种窄束型线性离子源。

背景技术：

可以进行离子辅助沉积，以及可能进行离子溅射等手段。而离子清洗、离子辅助以及离子溅射都可以使用离子源来产生离子束进行使用。离子束的束流大小、束流角度等都对离子束的效率和质量产生直接的影响。

离子源的功能是完成某种气体介质的有效电离，趋向于形成有规则形状的等离子体。而常见的霍尔离子源、霍夫曼离子源基本上都是外形圆筒状，产生出来的离子束也是呈现圆形。在镀膜生产过程中有时候需要较大面积的离子束，而呈现大面积离子束又会有较多的不确定性，例如离子束的中心与边缘的束流密度是否一致等因素。我们一般采用线性离子源来解决这一问题；线性离子源一般采用类似运动场跑道形状的开口来产生离子线束，镀膜生产时基本使用跑道的直线区域。

通常的线性离子源的离子束能量范围很宽，而实际生产过程中有些材质的基片只需要较窄范围的离子束能量带来的离子清洗作用；例如：目前市场上消费电子类手机铝合金材质的外壳，因其表面在镀膜前一般采用阳极氧化处理可以得到较多外观颜色，但由于其外观性能要求，还需要进行真空镀膜，所以在镀膜时仍然需要对其进行离子清洗。而常用离子源的离子束能量相对而言会偏大1～2个数量级。所以需要能够满足较小范围离子束能量的离子源。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种窄束型线性离子源，能够满足较小范围离子束能量的需求。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种窄束型线性离子源，包括阴极外环盖板、阴极内环盖板、阴极壳体、环形阳极、绝缘支柱、条形磁钢、气体电离室和环形离子束引出口；所述阴极外环盖板和阴极内环盖板在阴极壳体的顶部开口处，环形离子束引出口在阴极外环盖板和阴极内环盖板之间，环形阳极固定在绝缘支柱上，环形阳极和绝缘支柱在阴极壳体内部，绝缘支柱的底部在阴极壳体上，气体电离室在环形阳极上表面和环形离子束引出口之间，条形磁钢在环形阳极的环形开口内；条形磁钢和环形阳极、阴极外环盖板、阴极内环盖板构成了环形放电槽，阴极外环盖板、阴极内环盖板和阴极壳体构成了整个线性离子源的外壳；所述阴极壳体、环形阳极、阴极内环盖板上分别设有冷水道，阴极外环盖板与阴极壳体相连；所述在环形阳极和条形磁钢之间设有通气管道，通气管道延伸到阴极壳体的底部；所述阴极壳体的底部设有与通气管道相连接的气体缓冲结构。

进一步地说，所述环形离子束引出口上设有倒梯形和长方形，倒梯形的短底边为W，长方形的宽也为W，长方形的长为L；所述倒梯形的两个斜边形成角度a；长方形的长L在一定数值范围内增加，可以约束气流方向至单向运动；倒梯形口的角度a在一定数值范围内减小，可以约束流体或等离子体的运动方向，且约束后运动方向的角度较小，能够达到约束离子束流的作用。

进一步地说，所述通过冷水道对环形阳极、阴极内环盖板和阴极壳体进行冷却，阴极外环盖板通过与阴极壳体的接触实现传热冷却。

进一步地说，所述气体电离室的高度为2～3mm，即环形阳极的上表面至阴极外环盖板或阴极内环盖板的下表面距离为2～3mm。

进一步地说，所述阴极壳体的内部开设多个沉孔，绝缘支柱的底部嵌入在所述沉孔内。

进一步地说，所述阴极外环盖板、阴极内环盖板与阴极壳体通过螺栓相连，环形阳极和绝缘支柱通过螺栓相连。

进一步地说，所述气体缓冲结构包括相互连接的一级缓冲室和二级缓冲室，一级缓冲室上设有一级进气口和一级出气口，二级缓冲室上设有二级进气口和二级出气口，一级进气口在一级缓冲室的底部，一级出气口在一级缓冲室内凸起，二级进气口和一级出气口重合，二级出气口和阴极壳体底部的通气管道相连。

进一步地说，所述条形磁钢为Fe-Co-Ni永磁体。

进一步地说，所述角度a为60°时离子束能量较为均匀，且线束宽度较窄，稳定性较高。

进一步地说，所述气体电离室高度数值的来源是根据帕邢定律得出。

本实用新型公开了一种窄束型线性离子源，包括阴极外环盖板、阴极内环盖板、阴极壳体、环形阳极、绝缘支柱、条形磁钢、气体电离室和环形离子束引出口；本实用新型整个环形区域都可以实现电离，离子线束较为集中，效率高；进气均匀，合理的气流布置和均布的气孔；磁场排布使用条形磁铁均匀布置，磁场均匀性好；电、磁场处于正交位置；气体电离室的高度较小，可防止气体电离室内部气体电离几率；充足的水冷条件，对阴极、阳极、磁场同时水冷，可防止温度升高导致退磁的功能；结构简易，拆装方便，易于维护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，而描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图3是图2的B部示意图；

图4是本实用新型的俯视图；

图5是气体缓冲装置的结构示意图

下面结合实施例，并参照附图，对本实用新型目的的实现、功能特点及优点作进一步说明。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、图2、图3、图4所示，一种窄束型线性离子源，其特征在于，包括阴极外环盖板1、阴极内环盖板2、阴极壳体3、环形阳极4、绝缘支柱5、条形磁钢6、气体电离室7和环形离子束引出口8；所述阴极外环盖板1和阴极内环盖板2在阴极壳体3的顶部开口处，环形离子束引出口8 在阴极外环盖板1和阴极内环盖板2之间，环形阳极4固定在绝缘支柱5 上，环形阳极4和绝缘支柱5在阴极壳体3内部，绝缘支柱5的底部在阴极壳体3上，气体电离室7在环形阳极4上表面和环形离子束引出口8之间，条形磁钢6在环形阳极4的环形开口内；条形磁钢6和环形阳极4、阴极外环盖板1、阴极内环盖板2构成了环形放电槽，阴极外环盖板1、阴极内环盖板2和阴极壳体3构成了整个线性离子源的外壳；所述阴极壳体3、环形阳极4、阴极内环盖板2上分别设有冷水道9，阴极外环盖板1与阴极壳体3相连；所述在环形阳极4和条形磁钢6之间设有通气管道10，通气管道10延伸到阴极壳体3的底部；所述阴极壳体3的底部设有与通气管道 10相连接的气体缓冲结构30。

如图3所示，所述环形离子束引出口8上设有倒梯形和长方形，倒梯形的短底边为W，长方形的宽也为W，长方形的长为L；所述倒梯形的两个斜边形成角度a；长方形的长L在一定数值范围内增加，可以约束气流方向至单向运动；倒梯形口的角度a在一定数值范围内减小，可以约束流体或等离子体的运动方向，且约束后运动方向的角度较小，能够达到约束离子束流的作用。

如图1、图2、图3所示，所述通过冷水道9对环形阳极4、阴极内环盖板2和阴极壳体3进行冷却，阴极外环盖板1通过与阴极壳体3的接触实现传热冷却，实现离子源能够长时间工作，避免由于温度过高造成磁钢退磁，能够适应更高温度的工作环境。

如图2和图3所示，其特征在于，所述气体电离室7的高度为2～3mm，即环形阳极4的上表面至阴极外环盖板1或阴极内环盖板2的下表面距离为2～3mm。

如图1、图2、图3所示，所述阴极壳体3的内部开设多个沉孔，绝缘支柱5的底部嵌入在所述沉孔内。

如图1、图2、图3所示，所述阴极外环盖板1、阴极内环盖板2与阴极壳体3通过螺栓相连，环形阳极4和绝缘支柱5通过螺栓相连。

如图5所示，所述气体缓冲结构30包括相互连接的一级缓冲室31和二级缓冲室32，一级缓冲室31上设有一级进气口311和一级出气口312，二级缓冲室32上设有二级进气口321和二级出气口322，一级进气口311 在一级缓冲室31的底部，一级出气口312向一级缓冲室内31凸起，二级进气口321和一级出气口312重合，二级出气口322和阴极壳体3底部的通气管道10相连；气体缓冲结构30使流经气体电离室7的气体更加均匀缓慢，大大增加了气体的电离度。图上箭头为气体流向，气体通过气管流入一级缓冲室31，首先撞到钢板上反弹，再通过凸起的一级出气口312流入二级缓冲室32；出气口和进气口的错位排布，使得气流在不断碰壁的过程中降速，气流变得平稳，再进入气体电离室7；平稳缓慢的气流有利于充分电离，从而获得高离化率的等离子束。

如图1和图2所示，所述条形磁钢6为Fe-Co-Ni永磁体。

如图3所示，所述角度a为60°时离子束能量较为均匀，且线束宽度较窄，稳定性较高。

如图2和图3所示，所述气体电离室7高度数值的来源是根据帕邢定律得出。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。