供料装置和离子源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种供料装置和离子源装置，特别是涉及一种需要倒置使用的供料装置和相应的离子源装置。
【背景技术】
[0002]离子注入机的离子源用于产生等离子体并引出束流，而在使用固体原料(例如红磷)的离子源中，需要将固体原料气化后通入真空腔以离子化气体，有时固体原料是块状的，具有较大的体积，在这种情况下，用于气化固体原料的蒸发瓶通常设置有两个开口，一个较大的开口作为填料口，通过该填料口将固体原料装入蒸发瓶中；另一个开口通常具有较小的孔径，用于将气体通入真空腔中。然而，在真空度要求比较高的场合下这种结构的蒸发瓶不是最理想的，因为开口越多就使得真空度的保持越为困难，较大开口的密封难度显然是比较大的，一旦蒸发瓶有开口漏气，就会影响到真空腔。
[0003]为此，研发人员尝试将填料口和气体出口合二为一，即使用仅有一个开口的蒸发瓶，该蒸发瓶的瓶口孔径较小，可以使用小块的固体原料或者使用粉末状的固体原料。上述这种蒸发瓶在瓶口向上的放置情况是可行的，但是在倒置使用时又出现了问题(为了使离子注入机的整体结构更为紧凑，根据离子源在整个离子注入机中的位置，有时候需要将蒸发瓶倒置在离子源的上方，即蒸发瓶的瓶口向下放置)。参考图1，蒸发瓶I的瓶口 11向下，瓶口 11既作为填料口又作为气体的出口，在这种需要倒置蒸发瓶的情况下，固体原料2会堵塞瓶口倒置气体难以通畅传输至真空腔，并且在这种情况下，显然粉末状的固体原料是无法被使用的。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中气化固体原料的蒸发瓶填料口和气体出口分离致使真空密封难度增大、填料口和气体出口合二为一时倒置蒸发瓶时瓶口易被固体原料堵塞、倒置使用时无法使用粉末状固体原料的缺陷，提供一种供料装置和离子源装置，其适用于块状固体原料和粉末状固体原料，特别适用于需倒置使用的场合。
[0005]本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:
[0006]一种供料装置，其特点在于，其包括一容器、一空心旋帽和一空心杆，其中，
[0007]该容器包括一容器主体以及与该容器主体相连的一颈部，该容器主体具有用于盛放固体原料的容置空间，该颈部上设置有外螺纹；
[0008]该空心旋帽包括侧壁、与侧壁一端相连的端面以及由该侧壁限定的中空部，该端面上设置有与该中空部相连通的一第一通孔，该中空部用于使该空心杆穿过，该侧壁的内壁上设置有与该外螺纹相适配的内螺纹；
[0009]该空心杆包括均为中空的第一杆体、第二杆体以及位于该第一杆体和第二杆体之间的一突出部，该突出部的外径大于该第一通孔的孔径，该第一杆体和该第二杆体的外径均小于该第一通孔的孔径，
[0010]该空心杆的长度被设置为:当该空心杆被插入于该容器、且该空心杆的第二杆体伸出该第一通孔并且该空心旋帽旋紧于该颈部时，该第一杆体抵设于该容器的底部，该突出部的一端抵设于该端面。
[0011]优选地，该第一杆体、该第二杆体和该突出部一体成型。
[0012]优选地，该供料装置还包括一外套，该外套包括一中空筒体以及与该中空筒体的一端相连的端部，该端部上设置有与该中空筒体相贯通的第二通孔，
[0013]该中空筒体的另一端与该容器主体的肩部相连，该颈部穿设于该中空筒体中。
[0014]优选地，该第二通孔的孔径大于该空心旋帽的外径。
[0015]优选地，该容器和该外套是一体成型的。
[0016]优选地，该外套为绝缘外套。在采用固体原料的离子源装置中，需要将固体原料加热气化以将气体引入真空腔中用于等离子体的产生。如果气化温度比较高，那么用于气化固体原料的加热装置就需要较高的功率，通常需要在较高的电压下工作。而采用绝缘的外套能够起到很好的隔离作用，仅仅是加热装置在高压下工作，而离子源装置依然可以在大地电位上工作，这样对离子源装置中其他部件的设计来说是非常有利的，也可以保证操作人员的安全。
[0017]优选地，该端部的外径为5cm-50cm。该端部的截面可以根据实际需要设计，特别地，当固体原料的气化温度比较高时，可以采用较大截面的端部，例如30cm-50cm外径的端部。在端部的径向上可以形成温度的梯度分布，使得端部的外边缘不易受到较高温度的影响，从而使得设置于端部的外边缘处的密封装置不会受到高温的影响而影响到真空腔的密封性。
[0018]优选地，该中空筒体和该颈部之间形成间隙。所述间隙形成于该中空筒体的内壁和该颈部的外壁之间。
[0019]优选地，该间隙为1_-20_。在该供料装置于离子源的真空腔相配合时，在真空腔被抽真空之后，间隙处亦是真空状态，这一真空层的存在起到了较好的热隔绝，颈部处的温度不易受到加热装置的影响而过热，也不容易受到真空腔的冷却装置的影响而过冷(真空腔的冷却装置例如冷却管道，管道中的冷却介质常用的有水或油，冷却温度大于O °c，小于等于60°c，一般来说冷却温度和固体原料的气化温度差异较大，由此可能导致气体流动至颈部处受到冷却装置影响而发生凝华，但是真空层的存在使得凝华现象得到明显缓解)。
[0020]优选地，该容器是由耐高温材料制得的，其中耐高温为耐受温度达到800 0C -1OOO0C ；
[0021]或者，该固体原料为块状原料或粉末状原料。
[0022]本实用新型还提供一种离子源装置，其包括一真空腔，其特点在于，该真空腔通过冷却装置冷却，该真空腔包括一顶面，该顶面上开设有一进料口，该离子源装置还包括如上所述的供料装置，该容器与该空心杆通过该旋帽被固定时，该第二杆体通过该进料口伸入该真空腔中，该容器主体的肩部与该顶面通过密封装置密封。
[0023]优选地，该顶面上设置有凹槽，该凹槽中置有密封圈，该肩部与该顶面通过该密封圈使该进料口密封。
[0024]本实用新型还提供一种离子源装置，其包括一真空腔，其特点在于，该真空腔通过冷却装置冷却，该真空腔包括一顶面，该顶面上开设有一进料口，该离子源装置还包括如上所述的供料装置，该容器与该空心杆通过该旋帽被固定时，该第二杆体通过该进料口伸入该真空腔中，该外套的该端部与该顶面通过密封装置密封。
[0025]优选地，该顶面上设置有凹槽，该凹槽中置有密封圈，该端部与该顶面通过该密封圈使该进料口密封，该密封圈距离该端部的外边缘5mm-5cm，较佳地，该密封圈距离该端部的外边缘5mm - 20mm。
[0026]通过容器、空心旋帽和空心杆的组合使用，在倒置使用的情况下固体原料既不会堵塞瓶口也不会掉入真空腔中形成污染。
[0027]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。
[0028]本实用新型的积极进步效果在于:
[0029]1、通过容器、空心旋帽和空心杆的组合使用，使得在倒置使用的情况下填料口和出气口合二为一成为可能；同时还能保证容器在倒置使用中，固体原料不会堵塞瓶口或者固体原料也不会进入空心杆体中造成真空腔的污染。当然该供料装置亦可瓶口向上使用，即本实用新型的供料装置不受瓶口方向的限制，因此其设置位置既可以放置在离子源装置的真空腔的上方，也可以放在真空腔的下方，由此在与离子源装置配合使用时灵活性更佳，为离子源装置和离子注入机中其他部件的设计提供便利。
[0030]2、在气化温度较高的情况下，可以使用具有外套的供料装置，由于外套的端部截面较大，可以形成径向上(垂直于空心杆长度方向的方向)的温度的梯度分布，较高的温度也不易影响到供料装置和真空腔之间的密封装置(例如O型圈)，由此保证了真空腔的密封性。
[0031]3、中空筒体和颈部之间间隙的存在能在真空腔被抽真空之后形成真空层，由此颈部的温度既不易受容器主体加热的影响又不容易受真空腔冷却的影响，由此颈部的温度既不会过高也不会过低，能够在保证真空腔密封性的同时基本确保气体不易凝华沉积于颈部处。
【附图说明】
[0032]图1为现有技术的蒸发瓶倒置使用的示意图。
[0033]图2为本实用新型实施例1中容器的示意图。
[0034]图3为本实用新型实施例1中空心旋帽的立体图。
[0035]图4为本实用新型实施例1中空心旋帽的剖视图。
[0036]图5为本实用新型实施例1中空心杆的立体图。
[0037]图6为本实用新型实施例1中空心杆的另一角度的立体图。
[0038]图7为本实用新型实施例1的供料装置的装配示意图。
[0039]图8为本实用新型实施例1的供料装置的倒置状态示意图。
[0040]图9为本实用新型实施例1的供料装置的使用状态示意图。
[0041]图10为本实用新型实施例2中容器的示意图。
[0042]图11为本实用新型实施例2的供料装置的装配示意图。
[0043]图12为本实用新型实施例2的供料装置的使用状态示意图。
[0044]图13为本实用新型实施例3的供料装置与离子源装置配合使用的示意图。
[0045]图14为本实用新型实施例3中真空腔的顶面与供料装置装配的局部示意图。
[0046]图15为图13中A部的局部放大图。
【具体实施方式】
[0047]下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。
[0048]实施例1
[0049]参考图2-图9，本实施例所述供料装置，包括一容器1、一空心旋帽2和一空心杆3，其中，
[0050]该容器I包括一容器主体11以及与该容器主体11相连的一颈部12，该容器主体11具有用于盛放固体原料的容置空间111，该颈部12上设置有外螺纹121 ;
[0051]该空心旋帽2包括侧壁21、与侧壁21 —端相连的端面22以及由该侧壁限定的中空部，该端面22上设置有与该中空部相连通的一第一通孔221，该中空部用于使该空心杆3穿过，该侧壁21的内壁上设置有与该外螺纹121相适配的内螺纹211 ；
[0052]该空心杆3包括均为中空的第一杆体31、第二杆体32以及位于该第一杆体31和第二杆体32