本发明专利技术公开了一种离子源阴极结构及运用该阴极结构的离子束产生方法，涉及等离子源领域。该方案包括固定法兰盘、屏蔽套以及阴极靶材，固定法兰盘穿设有螺纹调节杆，螺纹调节杆的一端与阴极靶材连接并驱动阴极靶材沿螺纹调节杆的轴线方向移动，螺纹调节杆的另一端设置有调节部。提供一种离子源阴极结构以及离子束的产生方法，当阴极靶材发生一定的消耗后，通过调节部可带动螺纹调节杆旋转，而螺纹调节杆可带动阴极靶材移动，从而对阴极靶材与屏蔽套之间的相对位置进行调节，使阴极靶材的端面在消耗后能够调整到消耗前的位置，保持阴极靶材产生等离子体的稳定性保持经过离子加速电路加速后的离子束流强度的稳定性以及提高阴极靶材的有效利用率。
【技术实现步骤摘要】
一种离子源阴极结构及运用该阴极结构的离子束产生方法
本专利技术涉及等离子源领域，具体涉及一种离子源阴极结构及运用该阴极结构的离子束产生方法。
技术介绍
参考2014年04月《北京师范大学学报(自然科学板)》中发表的文章——《MEVVA离子束技术的发展及应用》(吴先映等)，该论文公开了单元束流最强的MEVVA离子源，MEVVA离子源主要由金属等离子体形成区和离子束形成区(引出系统)二部分组成；金属等离子体形成区包括阴极、阳极和触发电极；在触发电压的作用下，阴极和阳极之间形成高密度的金属等离子体，并向引出区扩散；在引出电场的作用下，金属等离子体里的金属离子被引出，并加速形成载能的离子束；离子束的种类和纯度由阴极材料决定；使用阴极靶材接入高压，进行电弧放电，产生强流离子束注入工件表面，对表面进行改性。现有技术中，阴极靶材在使用过程中会不断蒸发消耗，体积将不断体积减小，阴极靶材的体积减小后，如不对阴极靶材进行调整或更换将导致束流强度降低，甚至无法触发的现象，从而影响注入效果。而目前针对于阴极靶材的调整或更换需要停机进行，对阴极靶材调整到位或更换后再开机进行工作，因此，对靶材的调整或更换将影响整体离子注入生产过程的生产效率。现有专利文献中，申请号为201410562404.X的中国专利技术专利申请公开了一种磁过滤MEVVA金属离子源，且还公开了当阴极放电烧蚀，长度变短后，通过推进装置推动阴极向前，使阴极与阳极的相对位置不变，可保持放电的稳定。但是其并未具体公开推进装置的结构，且并非任意一种推进装置均能满足离子源的使用。因此，必须对阴极进行重新设计，在不影响离子注入的功能前提下，提高阴极靶材的利用率并保持等离子体产生的稳定性。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的第一目的在于提供一种离子源阴极结构，其包括固定法兰盘、屏蔽套以及阴极靶材，在固定法兰盘上设置螺纹调节杆，通过螺纹调杆调节阴极靶材相对于屏蔽套端部的相对位置，便于将阴极靶材的位置调整至消耗前的位置，保持阴极靶材起弧的稳定性，使得阴极靶材产生的离子束流强度稳定，有利于保证离子注入生产过程的正常进行。为实现上述专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种离子源阴极结构，包括固定法兰盘、屏蔽套以及阴极靶材，所述屏蔽套连接于所述固定法兰盘的一侧，所述屏蔽套与所述阴极靶材同轴设置，所述固定法兰盘可转动地穿设有螺纹调节杆，所述螺纹调节杆为绝缘杆，所述螺纹调节的轴线与所述屏蔽套的轴线重合，所述螺纹调节杆的一端与所述阴极靶材连接并驱动所述阴极靶材沿所述螺纹调节杆的轴线方向移动，所述螺纹调节杆的另一端设置有调节部。通过这样设置，当阴极靶材发生一定的消耗后，通过调节部带动螺纹调节杆旋转，通过螺纹调节杆带动阴极靶材沿螺纹调节杆的轴线方向移动，进而调节阴极靶材相对于屏蔽套端部的位置，使得阴极靶材尽可能地与消耗前所在的位置一致，从而使得阴极靶材能够持续、稳定地产生等离子体，有利于保证离子注入过程的正常进行，并且由于可以移动阴极靶材，从而可以提高其使用率，减少阴极靶材浪费。作为优选，所述螺纹调节杆外设置有外调节螺纹，所述固定法兰盘中部开设通孔，所述通孔内设置有与所述螺纹调节杆配合的内调节螺纹，所述阴极靶材与所述螺纹调节杆可拆卸地固定。通过这样设置，螺纹调节杆与固定法兰盘通孔中的内调节螺纹配合，从而在螺纹调节杆旋转时，螺纹调节杆可相对于固定法兰盘移动且该移动的方向为沿螺纹调节杆的轴线方向，而阴极靶材与螺纹调节杆固定，从而通过调节部旋转螺纹调节杆，可带动阴极靶材沿螺纹调节杆的轴线方向移动，从而调整阴极靶材与屏蔽套端面的相对位置，调节方便，结构简单。作为优选，所述固定法兰盘上开设有转动槽，所述螺纹调节杆外设置有凸起沿，所述凸起沿在所述转动槽内转动，所述螺纹调节杆外设置有外调节螺纹，所述阴极靶材可拆卸地固定于一调节套上，所述调节套内设置有与所述螺纹调节杆螺纹配合的内调节螺纹，所述固定法兰盘背离所述调节部的一侧设置有滑槽，所述调节套的外壁所述滑槽滑动配合，所述调节套的横截面形状为非圆形。通过这样设置，当旋转螺纹调节杆时，凸起沿在转动槽内转动，从而螺纹调节杆仅能转动，不能沿其轴线方向移动，螺纹调节杆与调节套的内调节螺纹配合，且调节套为非圆形，调节套在固定法兰盘的滑槽内滑动，从而调节套仅能沿滑槽滑动不能绕自身中心线转动，从而螺纹调节杆与调节套之间发生相互转动，调节套在螺纹调节杆的驱动下沿螺纹调节杆的轴线方向移动，进而带动阴极靶材沿螺纹调节杆的轴线方向移动，达到调整阴极靶材与屏蔽套的端面之间的相对位置的目的。作为优选，所述固定法兰盘上设置有连接凸台，所述连接凸台外设置有外连接螺纹，所述屏蔽套可拆卸地固定于一所述安装套上，所述安装套上设置有与所述连接凸台螺纹配合的内连接螺纹。通过这样设置，将屏蔽套固定于安装套上，安装套通过外连接螺纹与连接凸台连接，从而便于将屏蔽套从固定法兰盘拆卸，对阴极靶材进行更换，便于维护。作为优选，所述固定法兰盘背离所述阴极靶材所在的一侧还设置有调节伺服电机，所述调节伺服电机的主轴与所述调节部连接，所述调节伺服电机与一电机控制模块电性连接。通过这样设置，通过调节伺服电机可对调节部的旋转进行精确控制，从而有利于对阴极靶材的移动距离进行精确把控，提高调节的精准度，且由于采用调节伺服电机进行调控，减少需要人员手动旋转调节部，方便调节，且安全性更高，减少电场对人员的伤害。作为优选，离子源阴极结构还包括离子束流强度检测装置、信号处理器，所述离子束流强度检测装置与所述信号处理器电性连接，所述信号处理器与所述电机控制模块电性连接。通过这样设置，离子束流强度检测装置可对阴极靶材产生的等离子体并最终形成的离子束流的强度进行检测，检测的结构传输至信号处理器中，根据离子束流的强度大小可反馈阴极靶材的工作状态，当离子束流强度小于允许的范围值时，信号处理器给电机控制模块传递控制信号，使电机控制模块控制调节伺服电机动作，旋转调节部，从而调节阴极靶材与屏蔽套之间的相对位置，从而使得阴极靶材产生等离子体的稳定性，保持等离子体束流强度的稳定。作为优选，所述调节部为旋钮，所述旋钮上设置有调节参考刻度。通过这样设置，将调节部设置为旋钮，并在旋钮上设置调节参考刻度，从而可供工作人员手动旋转调节部，手动对阴极靶材进行调整，增加调节的手段。基于同一专利技术构思，本专利技术的第二目的在于提供一种离子束产生方法，其运用触发电极、引出电路、离子加速电路以及上述的离子源阴极结构，包括以下步骤：步骤一：将阴极靶材与高压电源负极连接，向阴极靶材供电，触发电极触发阴极靶材产生电弧；步骤二：离子加速电路将电弧中等离子体加速形成离子束；步骤三：当离子束流强度降低时，通过调节部驱动螺纹调节杆旋转，使螺纹调节杆带动阴极靶材动，调整阴极靶材相对于屏蔽套端部的相对位置，使其与阴极靶材消耗前的状态一致。通过这样设置，采用上述的离子源阴极结构产生等离子体时，首先向阴极靶材加高压，通过触发电极触发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种离子源阴极结构，包括固定法兰盘(1)、屏蔽套(2)以及阴极靶材(4)，所述屏蔽套(2)连接于所述固定法兰盘(1)的一侧，所述屏蔽套(2)与所述阴极靶材(4)同轴设置，其特征在于，所述固定法兰盘(1)可转动地穿设有螺纹调节杆(6)，所述螺纹调节杆(6)为绝缘杆，所述螺纹调节杆(6)的轴线与所述屏蔽套(2)的轴线重合，所述螺纹调节杆(6)的一端与所述阴极靶材(4)连接并驱动所述阴极靶材(4)沿所述螺纹调节杆(6)的轴线方向移动，所述螺纹调节杆(6)的另一端设置有调节部(601)。/n
【技术特征摘要】
1.一种离子源阴极结构，包括固定法兰盘(1)、屏蔽套(2)以及阴极靶材(4)，所述屏蔽套(2)连接于所述固定法兰盘(1)的一侧，所述屏蔽套(2)与所述阴极靶材(4)同轴设置，其特征在于，所述固定法兰盘(1)可转动地穿设有螺纹调节杆(6)，所述螺纹调节杆(6)为绝缘杆，所述螺纹调节杆(6)的轴线与所述屏蔽套(2)的轴线重合，所述螺纹调节杆(6)的一端与所述阴极靶材(4)连接并驱动所述阴极靶材(4)沿所述螺纹调节杆(6)的轴线方向移动，所述螺纹调节杆(6)的另一端设置有调节部(601)。
2.根据权利要求1所述的离子源阴极结构，其特征在于，所述螺纹调节杆(6)外设置有外调节螺纹(602)，所述固定法兰盘(1)中部开设通孔(1021)，所述通孔(1021)内设置有与所述螺纹调节杆(6)配合的内调节螺纹(1022)，所述阴极靶材(4)与所述螺纹调节杆(6)可拆卸地固定。
3.根据权利要求1所述的离子源阴极结构，其特征在于，所述固定法兰盘(1)上开设有转动槽(103)，所述螺纹调节杆(6)外设置有凸起沿(604)，所述凸起沿(604)在所述转动槽(103)内转动，所述螺纹调节杆(6)外设置有外调节螺纹(602)，所述阴极靶材(4)可拆卸地固定于一调节套(10)上，所述调节套(10)内设置有与所述螺纹调节杆(6)螺纹配合的内调节螺纹(1022)，所述固定法兰盘(1)背离所述调节部(601)的一侧设置有滑槽(104)，所述调节套(10)的外壁所述滑槽(104)滑动配合，所述调节套(10)的横截面形状为非圆形。
4.根据权利要求2或3任一项所述的离子源阴极结构，其特征在于，所述固定法兰盘(1)上设置有连接凸台(101)，所述连接凸台(101)外设置有外连接螺纹(1011)，所述屏蔽套(2)可拆卸地固定于一所述安装套(5)上，所述安装套(5)上设置有与所述连接凸台(101)螺纹配合的内连接螺纹(501)。
5.根据权利要求4所述的离子源阴极结构，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖斌，庞盼，王国梁，罗军，陈琳，
申请(专利权)人：廖斌，广东省广新离子束科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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