射频离子源系统及射频离子源控制方法技术方案

本申请涉及一种射频离子源系统及射频离子源控制方法，所述射频离子源系统包括：射频离子源，至少一个与所述射频离子源匹配使用的射频中和器；其中，所述射频离子源的射频控制器与所述射频中和器的阴极控制器通过通信线连接；所述射频控制器用于控制所述射频离子源进行启动和维持运行，并向所述阴极控制器发送射频离子源的控制参数；所述阴极控制器用于根据所述控制参数控制所述射频中和器进行启动和维持运行；上述技术方案，通过射频控制器和阴极控制器即可实现射频中和器跟随射频离子源进行启动和跟着负载的变化而变化，不需要单独设置，全程自动启动和与射频离子源的联机控制，降低了启动和调节过程的操作复杂性，提升了射频中和器的控制效率。了射频中和器的控制效率。了射频中和器的控制效率。

【技术实现步骤摘要】
射频离子源系统及射频离子源控制方法


[0001]本申请涉及离子源设备
，特别是一种射频离子源系统及射频离子源控制方法。

技术介绍

[0002]射频离子源是一种通过射频电离产生等离子体，再通过栅网电场使正离子加速产生离子束的离子源，离子源在使用过程中需要阴极或者中和器来提供电子进行中和；射频中和器是通过射频方式电离气体，再通过电场分离出电子来，可以为离子源提供中和电子，在实际应用中具有稳定的使用效果。
[0003]常规的射频离子源和射频中和器匹配使用时，一般都是射频离子源启动后，启动射频中和器提供电子进行中和，而在启动射频中和器过程中，操作人员需要对射频中和器的控制参数进行设置，然后根据射频离子源启动情况进行调节，在射频离子源使用过程中，当射频离子源进行调节时，匹配使用的射频中和器也要进行相应控制，以使得输出的离子束得到合适的中和。
[0004]在实际使用当中，由于射频中和器每次启动时都需要操作人员进行设置，操作比较复杂，效率低，而且难以调节到合适的参数，另外，在使用过程，当射频离子源发射参数改变时，也需要进行相应的设置操作，射频中和器的控制效率较低，影响了射频中和器的使用效果。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术缺陷之一，提供一种射频离子源系统及射频离子源控制方法，以提高射频中和器的控制效率。
[0006]一种射频离子源系统，包括：射频离子源，至少一个与所述射频离子源匹配使用的射频中和器；其中，所述射频离子源的射频控制器与所述射频中和器的阴极控制器通过通信线连接；
[0007]所述射频控制器用于控制所述射频离子源进行启动和维持运行，并向所述阴极控制器发送射频离子源的控制参数；
[0008]所述阴极控制器用于根据所述控制参数控制所述射频中和器进行启动和维持运行。
[0009]在一个实施例中，所述射频中和器的数量为多个，各个射频中和器分别布置在射频离子源的设定位置处；
[0010]各个所述射频中和器对应的阴极控制器根据检测的射频离子源各个方向所需的电流束流，分别控制射频中和器按输出相应的电子数量。
[0011]在一个实施例中，各个所述射频中和器连接到一个共用的阴极控制器。
[0012]在一个实施例中，所述射频中和器包括：电离腔室、射频线圈以及绝缘气针；
[0013]所述电离腔室底部连接绝缘气针，所述绝缘气针的出气管连接电离腔室的气体输
入孔；
[0014]所述绝缘气针的第一金属件连接发射极电源、第二金属件接地，所述第一金属件作为所述射频中和器的发射极。
[0015]在一个实施例中，所述电离腔室的侧壁内置有螺旋通道；
[0016]所述射频线圈为螺旋形状设计，且结构与所述螺旋通道结构一致；
[0017]所述射频线圈通过螺旋方式由所述电离腔室的一端安装进入所述螺旋通道；所述射频线圈的两端连接射频线。
[0018]在一个实施例中，所述射频中和器包括：电离腔室、射频线圈以及绝缘套环；
[0019]所述射频线圈为螺旋形状设计，且套设在所述电离腔室外部；
[0020]所述射频线圈通过钎焊方式焊接在所述电离腔室外部，所述绝缘套环通过钎焊方式焊接在所述射频线圈外侧；其中，焊接后的所述电离腔室的外侧壁、射频线圈和绝缘套环的内侧壁固定连接。
[0021]在一个实施例中，所述的射频离子源系统，还包括：第一直流源模块、第一射频电源和第一匹配网络，第二直流源模块、第二射频电源和第二匹配网络；
[0022]所述第一射频电源通过所述第一匹配网络连接所述射频离子源的射频线圈；所述第一直流源模块和第一射频电源分别连接所述阴极控制器；
[0023]所述第二射频电源通过所述第二匹配网络连接所述射频中和器的射频线圈；所述第二直流源模块和第二射频电源分别连接所述射频控制器；
[0024]所述射频控制器、第一直流源模块、第一射频电源和第一匹配网络内置在第一4U机箱中；
[0025]所述阴极控制器、第二直流源模块、第二射频电源和第二匹配网络内置在第二4U机箱中。
[0026]在一个实施例中，所述第一4U机箱上设有：第一供电接口，第一射频线圈接口，第一直流电源控制接口，第一通信接口和第一气体控制接口；
[0027]所述第一供电接口连接外部电源以及机箱内的第一射频电源、第一匹配网络和第一直流源模块；
[0028]所述第一射频线圈接口连接射频离子源的射频线圈以及机箱内的第一匹配网络；
[0029]所述第一直流电源控制接口连接射频离子源的栅网以及机箱内的第二直流源模块；
[0030]所述第一通信接口连接所述阴极控制器以及机箱内的射频控制器；
[0031]所述第一气体控制接口连接射频离子源的供气管路上的流量计以及机箱内的射频控制器。
[0032]在一个实施例中，所述第二4U机箱上设有：第二供电接口，至少一个第二射频线圈接口，至少一个第二直流电源控制接口，第二通信接口和至少一个第二气体控制接口；
[0033]所述第二供电接口连接外部电源以及机箱内的第二射频电源、第二匹配网络和第二直流源模块；
[0034]所述第二射频线圈接口连接射频中和器的射频线圈以及机箱内的第二匹配网络；
[0035]所述第二直流电源控制接口连接射频中和器的发射极和维持极以及机箱内的第二直流源模块；
[0036]所述第二通信接口连接所述射频控制器以及机箱内的阴极控制器；
[0037]所述第二气体控制接口连接射频中和器的供气管路上的流量计以及机箱内的阴极控制器。
[0038]一种射频离子源控制方法，应用于上述的射频离子源系统，其特征在于，包括：
[0039]射频控制器获取射频离子源的射频控制参数；
[0040]射频控制器将所述实时控制参数发送至阴极控制器；
[0041]阴极控制器根据所述射频控制参数计算相应的射频中和器的阴极控制参数；
[0042]阴极控制器根据所述阴极控制参数控制相应的射频中和器。
[0043]在一个实施例中，所述射频控制参数包括射频源屏极电流，所述射频中和器的数量为多个；
[0044]所述阴极控制器根据所述射频控制参数计算相应的射频中和器的阴极控制参数，包括：
[0045]阴极控制器根据所述射频离子源的射频源屏极电流计算各个射频中和器所分配的发射极电流；其中，各个射频中和器分配的发射极电流的和值大于或等于所述射频离子源的射频源屏极电流；
[0046]所述阴极控制器根据所述阴极控制参数控制相应的射频中和器，包括：
[0047]阴极控制器根据所述分配的发射极电流，分别控制所述第二直流源模块输出相匹配的发射极电流至所述射频中和器，使得所述射频中和器跟随射频离子源进行运行。
[0048]在一个实施例中，所述的射频离子源控制方法，还包括射频中和器启动流程：
[0049]通过所述阴极控制器设置射频中和器的启动参数；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种射频离子源系统，其特征在于，包括：射频离子源，至少一个与所述射频离子源匹配使用的射频中和器；其中，所述射频离子源的射频控制器与所述射频中和器的阴极控制器通过通信线连接；所述射频控制器用于控制所述射频离子源进行启动和维持运行，并向所述阴极控制器发送射频离子源的控制参数；所述阴极控制器用于根据所述控制参数控制所述射频中和器进行启动和维持运行。2.根据权利要求1所述的射频离子源系统，其特征在于，所述射频中和器的数量为多个，各个射频中和器分别布置在射频离子源的设定位置处；各个所述射频中和器对应的阴极控制器根据检测的射频离子源各个方向所需的电流束流，分别控制射频中和器按输出相应的电子数量；各个所述射频中和器连接到一个共用的阴极控制器。3.根据权利要求2所述的射频离子源系统，其特征在于，所述射频中和器包括：电离腔室、射频线圈以及绝缘气针；所述电离腔室底部连接绝缘气针，所述绝缘气针的出气管连接电离腔室的气体输入孔；所述绝缘气针的第一金属件连接发射极电源、第二金属件接地，所述第一金属件作为所述射频中和器的发射极。4.根据权利要求2或3所述的射频离子源系统，其特征在于，还包括：第一直流源模块、第一射频电源和第一匹配网络，第二直流源模块、第二射频电源和第二匹配网络；所述第一射频电源通过所述第一匹配网络连接所述射频离子源的射频线圈；所述第一直流源模块和第一射频电源分别连接所述阴极控制器；所述第二射频电源通过所述第二匹配网络连接所述射频中和器的射频线圈；所述第二直流源模块和第二射频电源分别连接所述射频控制器；所述射频控制器、第一直流源模块、第一射频电源和第一匹配网络内置在第一4U机箱中；所述阴极控制器、第二直流源模块、第二射频电源和第二匹配网络内置在第二4U机箱中。5.根据权利要求4所述的射频离子源系统，其特征在于，所述第一4U机箱上设有：第一供电接口，第一射频线圈接口，第一直流电源控制接口，第一通信接口和第一气体控制接口；所述第一供电接口连接外部电源以及机箱内的第一射频电源、第一匹配网络和第一直流源模块；所述第一射频线圈接口连接射频离子源的射频线圈以及机箱内的第一匹配网络；所述第一直流电源控制接口连接射频离子源的栅网以及机箱内的第二直流源模块；所述第一通信接口连接所述阴极控制器以及机箱内的射频控制器；所述第一气体控制接口连接射频离子源的供气管路上的流量计以及机箱内的射频控制器。6.根据权利要求4所述的射频离子源系统，其特征在于，所述第二4U机箱上设有：第二供电接口，至少一个第二射频线圈接口，至少一个第二直流电源控制接口，第二通信接口和
至少一个第二气体控制接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴秋生，刘伟基，冀鸣，赵刚，易洪波，
申请(专利权)人：佛山市博顿光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：