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高頻離子源則是由氣體中的高頻放電來產(chǎn)生離子的

更新時間:2021-10-26      瀏覽次數(shù):366
  離子源(英文名稱:Ionsource)是使中性原子或分子電離,并從中引出離子束流的裝置。它是各種類型的離子加速器、質(zhì)譜儀、電磁同位素分離器、離子注入機、離子束刻蝕裝置、離子推進器以及受控聚變裝置中的中性束注入器等設(shè)備的*的部件。
  氣體放電、電子束對氣體原子(或分子)的碰撞,帶電粒子束使工作物質(zhì)濺射以及表面電離過程都能產(chǎn)生離子,并被引出成束。根據(jù)不同的使用條件和用途,已研制出多種類型的離子源。使用較廣泛的有弧放電離子源、PIG離子源、雙等離子體離子源和雙彭源這些源都是以氣體放電過程為基礎(chǔ)的,常被籠統(tǒng)地稱為弧源。高頻離子源則是由氣體中的高頻放電來產(chǎn)生離子的,也有廣泛的用途。新型重離子源的出現(xiàn),使重離子的電荷態(tài)顯著提高,其中較成熟的有電子回旋共振離子源(ECR)和電子束離子源(EBIS)。負離子源性能較好的有轉(zhuǎn)荷型和濺射型兩種。在一定條件下,基于氣體放電過程的各種離子源,都能提供一定的負離子束流。離子源是一門具有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的學科,在許多基礎(chǔ)研究領(lǐng)域如原子物理、等離子化學、核物理等研究中,離子源都是十分重要*的設(shè)備。
  在離子源推進器實驗中,人們發(fā)現(xiàn)有推進器材料從離子源飛出,這就開始了離子源在材料,特別是材料表面改性的應(yīng)用。離子源的另一個重要應(yīng)用是高能物理。具體就是離子加速器。簡單地說就是用一臺離子源產(chǎn)生某種材料的離子,這個離子就在磁性環(huán)路上加速,從而轟擊一個靶,產(chǎn)生新的物質(zhì)或揭示新的物理規(guī)律。
  真空鍍膜中用到的離子源
  種類較多。主要有:高頻離子源,弧放電離子源,kaufman離子源,射頻離子源,霍爾離子源,冷陰離子源,電子回旋離子源,陽層離子源,感應(yīng)耦合離子源可能還有很多其它類型離子源未被提到。
  離子源類型雖多,目的卻無非在線清洗,改善被鍍表面能量分布和調(diào)制增加反應(yīng)氣體能量。離子源可以大大改善膜與基體的結(jié)合強度,同時膜本身的硬度與耐磨耐蝕特性也會改善。
  高頻離子源
  利用稀薄氣體中的高頻放電現(xiàn)象使氣體電離,一般用來產(chǎn)生低電荷態(tài)正離子,有時也從中引出負離子,作為負離子源使用。
  在高頻電場中,自由電子與氣體中的原子(或分子)碰撞,并使之電離。帶電粒子倍增的結(jié)果,形成放電,產(chǎn)生大量等離子體。高頻離子源的放電管一般用派勒克斯玻璃或石英管制作。高頻場可由管外螺線管線圈產(chǎn)生,也可由套在管外的環(huán)形產(chǎn)生。前者稱為電感耦合,后者稱為電容耦合高頻振蕩器頻率為10~10Hz,輸出功率在數(shù)百瓦以上。
  從高頻離子源中引出離子可有兩種方式。一種是在放電管頂端插入一根鎢絲作為正,在放電管尾端裝一帶孔負,并把該孔做成管形,從中引出離子流。另一種方式是把正做成帽形,裝在引出電附近,而放電區(qū)則在它的另一側(cè)。不管采用哪種引出方式,金屬都要用石英或玻璃包起來,以減少離子在金屬表面的復合。
  在高頻放電區(qū)域中加有恒定磁場時,由于共振現(xiàn)象可提高放電區(qū)域中的離子濃度。有時,還在引出區(qū)域加非均勻磁場來改善引出。
  弧放電離子源
  在均勻磁場中,由熱發(fā)射電子維持氣體放電的離子源。為了減少氣耗,放電區(qū)域往往是封閉的。做成筒形,軸線和磁場方向平行。磁場能很好地約束所發(fā)射的電子流,在腔中使氣體的原子(或分子)電離,形成等離子體密度很高的弧柱。離子束可以垂直于軸線方向的側(cè)向引出,也可以順著軸線方向引出。
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