离子源恒流控制装置、方法以及离子源系统制造方法及图纸

本申请涉及离子源技术领域，特别涉及一种离子源恒流控制装置、方法以及离子源系统。所述方法包括如下步骤：在离子源工作过程中，实时检测离子源电源的实时电流值；计算所述实时电流值与给定电流值的电流差值，根据所述电流差值计算流量调整值；输出所述流量调整值控制输入离子源的气体流量大小，使得离子源电源恒流输出。上述技术方案，通过对离子源电源的实时电流检测，并与给定电流值进行计算差值，结合负载的情况，对输入离子源的气体流量进行控制调整，消除电流偏差，使得实际输出的电流值达到用户要求的给定电流值，实现动态的平衡和恒流输出的目的。

Constant current control device, method and ion source system of ion source

【技术实现步骤摘要】
离子源恒流控制装置、方法以及离子源系统
本申请涉及离子源
，具体而言，本申请涉及一种离子源恒流控制装置、方法以及离子源系统。
技术介绍
离子源是一门用途广、类型多、涉及科学多、工艺技术性强、发展十分迅速的应用科学技术。以霍尔离子源为例，作为一种十分常用、简单耐用的离子源类型，多应用于薄膜沉积领域，光学部件的镀膜等。参考图1所示，离子源通过永磁体产生霍尔效应的磁场，阳极在一个强轴向磁场的协作下将工艺气体等离子化，等离子化后的气体通过阳极的加速，将气体离子分离并形成离子束。霍尔离子源的离子电流与气体流量几乎成比例，可获得较大离子电流，强磁场一般使用永磁体。离子源在运行的时候，需要保持离子源电源以一定恒定的电压和电流工作，而电压和电流是根据负载(气体)变化而变化，但是由于运行过程，外部环境以及离子源自身发热量的变化，气体量不变的情况下，离子源电源的输出电流会产生变化，从而影响了离子源的稳定性，影响镀膜工艺。
技术实现思路
本申请的目的旨在解决上述的技术缺陷之一，特别是离子源电源的输出电流会产生变化，影响了离子源的稳定性，影响镀膜工艺的问题。为了实现上述目的，本申请提供以下技术方案：一种离子源恒流控制装置，包括：电流传感器、气体流量计以及气体流量控制器；所述电流传感器连接在所述离子源电源上；所述气体流量计连接在离子源的气体管道上；所述气体流量控制器连接所述气体流量计；所述电流传感器在离子源工作过程中，实时检测离子源电源的实时电流值，将所述实时电流值反馈至离子源；所述离子源计算所述实时电流值与给定电流值的电流差值，根据所述电流差值计算流量调整值，以及将所述流量调整值输出至气体流量计；所述气体流量计根据所述流量调整值控制输入离子源的气体流量大小，使得离子源电源恒流输出。在一个实施例中，所述离子源以设定周期监测所述实时电流值，并在所述实时电流值超出所述给定电流值调整范围时，计算所述流量调整值，发送至所述气体流量控制器。在一个实施例中，所述离子源采用PID调节技术对电流差值进行控制，计算所述流量调整值。一种离子源恒流控制方法，包括如下步骤：在离子源工作过程中，实时检测离子源电源的实时电流值；计算所述实时电流值与给定电流值的电流差值，根据所述电流差值计算流量调整值；输出所述流量调整值控制输入离子源的气体流量大小，使得离子源电源恒流输出。在一个实施例中，所述根据所述电流差值计算流量调整值的步骤，包括：根据所述电流差值计算比例系数和积分系数；根据所述比例系数和积分系数进行PID调节得到所述流量调整值。在一个实施例中，在根据所述电流差值计算比例系数和积分系数的步骤之前，还包括：判断所述电流差值是否大于预设阈值，若是，根据所述电流差值计算比例系数并根据所述比例系数确定所述流量调整值，若否，执行根据所述电流差值计算比例系数和积分系数的步骤。在一个实施例中，所述的离子源恒流控制方法还包括：在离子源启动时，对离子源启动时间进行计时；在计时到达指定时间后，判断所述离子源电源的电压和电流是否达到正常工作状态，若是，开始实时检测离子源电源的实时电流值。在一个实施例中，所述在离子源工作过程中，实时检测离子源电源的实时电流值的步骤，包括：在离子源电源的电压和电流是否达到正常工作状态后，以设定间隔检测一次离子源电源的实时电流值；在所述实时电流值超出所述给定电流值调整范围时，执行计算所述流量调整值的步骤。在一个实施例中所述的离子源恒流控制方法，还包括：设定所述离子源电源的输出电流最大值；当离子源电源的实时电流值超出所述输出电流最大值时，将所述离子源电源的输出电流限定为所述输出电流最大值。一种离子源系统，该离子源系统包括：离子源、离子源电源以及上述的离子源恒流控制装置；或者该离子源系统包括离子源，所述离子源被配置为用于执行上述的离子源恒流控制方法的步骤。上述技术方案，通过对离子源电源的实时电流检测，并与给定电流值进行计算差值，结合负载的情况，对输入离子源的气体流量进行控制调整，消除电流偏差，使得实际输出的电流值达到用户要求的给定电流值，实现动态的平衡和恒流输出的目的。进一步的，基于PID调节方式计算流量调整值，对气体流量进行实时控制，实现对输出电流值准确的动态调整。进一步的，设定了输出电流最大值，当达到最大值时，控制离子源电源的输出电流值在最大值内，对输出电流进行限制，避免电流突变影响了元器件的安全和性能。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是传统霍尔离子源的结构示意图；图2离子源恒流控制装置的示意图；图3是离子源恒流控制方法流程图；图4是PID调节示意图。具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。在离子源运行时，需要要保持稳定的电压和电流，电压和电流是根据负载(气体)变化而变化，由于运行过程，外部环境以及离子源自身发热量的变化，电压或者电流也会慢慢变化，容易影响镀膜工艺。基于以上情况，本申请对负载进行控制调整，从而调整离子源电源的电流值，实现恒流输出的目的。参考图2所示，本申请提供的离子源恒流控制装置，包括：电流传感器、气体流量计以及气体流量控制器；所述电流传感器连接在所述离子源电源上；所述气体流量计连接在离子源的气体管道上；所述气体流量控制器连接所述气体流量计；所述电流传感器在离子源工作过程中，实时检测离子源电源的实时电流值，将所述实时电流值反馈至离子源；所述离子源计算所述实时电流值与给定电流值的电流差值，根据所述电流差值计算流量调整值，以及将所述流量调整值输出至气体流量计；所述气体流量计根据所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子源恒流控制装置，其特征在于，包括：电流传感器、气体流量计以及气体流量控制器；/n所述电流传感器连接在所述离子源电源上；/n所述气体流量计连接在离子源的气体管道上；/n所述气体流量控制器连接所述气体流量计；/n所述电流传感器在离子源工作过程中，实时检测离子源电源的实时电流值，将所述实时电流值反馈至离子源；/n所述离子源计算所述实时电流值与给定电流值的电流差值，根据所述电流差值计算流量调整值，以及将所述流量调整值输出至气体流量计；/n所述气体流量计根据所述流量调整值控制输入离子源的气体流量大小，使得离子源电源恒流输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种离子源恒流控制装置，其特征在于，包括：电流传感器、气体流量计以及气体流量控制器；
所述电流传感器连接在所述离子源电源上；
所述气体流量计连接在离子源的气体管道上；
所述气体流量控制器连接所述气体流量计；
所述电流传感器在离子源工作过程中，实时检测离子源电源的实时电流值，将所述实时电流值反馈至离子源；
所述离子源计算所述实时电流值与给定电流值的电流差值，根据所述电流差值计算流量调整值，以及将所述流量调整值输出至气体流量计；
所述气体流量计根据所述流量调整值控制输入离子源的气体流量大小，使得离子源电源恒流输出。


2.根据权利要求1所述的离子源恒流控制装置，其特征在于，所述离子源以设定周期监测所述实时电流值，并在所述实时电流值超出所述给定电流值调整范围时，计算所述流量调整值，发送至所述气体流量控制器。


3.根据权利要求1所述的离子源恒流控制装置，其特征在于，所述离子源采用PID调节技术对电流差值进行控制，计算所述流量调整值。


4.一种离子源恒流控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
在离子源工作过程中，实时检测离子源电源的实时电流值；
计算所述实时电流值与给定电流值的电流差值，根据所述电流差值计算流量调整值；
输出所述流量调整值控制输入离子源的气体流量大小，使得离子源电源恒流输出。


5.根据权利要求4所述的离子源恒流控制方法，其特征在于，所述根据所述电流差值计算流量调整值的步骤，包括：
根据所述电流差值计算比例系数和积分系数；
根据所述比例系数和积分系数进行PI...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘运鸿，刘伟基，冀鸣，赵刚，易洪波，曾文华，
申请(专利权)人：中山市博顿光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44