本发明专利技术是通过在等离子体源出口处增加一套调节装置，来实现等离子体源参数不变的情况下改变输出的等离子体密度。其原理是：等离子体扩散到达密度调节装置的多孔圆盘处，多孔圆盘有对应不同密度的孔栏，只有通过正对孔栏位置的等离子体可以通过。通过调整圆盘正对等离子体源的孔栏，就可控制使不同的孔栏挡在等离子体源输出出口处，从而进行等离子体密度的控制。本发明专利技术在不改变等离子体源参数的情况下改变输出的等离子体密度。改变的趋势可由使用者在最高不超过等离子体源所达到最大等离子体密度的范围内预先设定，并且可以迅速进行１～２个数量级大小的密度改变。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种宽范围等离子体密度调节装置，具体地，涉及一种在等离 子体源出口处设置的密度调节装置，可以在保证等离子体源参数不变的情况下 改变输出的等离子体密度。
技术介绍
传统的等离子体源在使用过程中，调节等离子体源的各项参数可以改变输出的等离子体密度，例如使用ECR等离子体源时，调整进气量、微波功率、磁 场位型等都可以调节等离子体源产生的等离子体密度，但由于等离子体源参数 的调整对等离子体密度的影响一般都是非线型的，调节到需要的等离子体密度 很难掌握；另外通过调节等离子体源参数进行等离子体密度调节，其调节范围有限，无7s住児入氾ra^j 、取同个超u寺罔丁,微、尸丌仏到琅人寺闳丁,迅、反j调节等离子体密度。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是在不改变等离子体源参数的情况下改变输出的等离子体密度。改变的趋势可由使用者在最高不超过等离子体源所达到最大等离子体密度的范围内预先设定，并且可以迅速进行1 2个数量级大小的密度改变。本专利技术是通过在等离子体源出口处增加一套调节装置，来实现等离子体输出的密度调节，其原理是等离子体源产生等离子体后通过双极扩散到达密度 调节装置的多孔圆盘处，多孔圆盘有对应不同密度的孔栏，只有通过正对孔栏 位置的等离子体可以通过。通过测量等离子体在纵向上密度的分布位形，来设 计不同的孔栏形状，就能够使等离子体在通过孔栏后的密度变成需要的值。通 过调整圆盘正对等离子体源的孔栏，就可控制使不同的孔栏档在等离子体源输 出出口处，从而进行等离子体密度的控制。 本专利技术的技术解决方案是一种宽范围等离子体密度调节装置，包括在等离子体入口和等离子体出口之间设置的圆盘形的密封真空容器、密封真空容器内部的多孔圆盘和密封真空容器外部的动密封转动装置(02)。等离子体入口与等离子体出口的通道位于 密封真空容器偏心处，多孔圆盘(05)上布置有数个不同密度的孔栏，动密封 转动装置带动旋转多孔圆盘转动，使任意一个孔栏可以位于等离子体入口和等 离子体出口之间。其中，密闭真空容器包括圆形的真空室左板、环形的密封法兰和圆形的真 空室右板，真空室左板和真空室右板平行的固定于密封法兰的两侧，多孔圆盘 置于密封法兰内，并在中心位置与穿过真空室左板的动密封转动装置的轴相 连，真空室右板上开有偏心圆形通孔，作为等离子体入口的连接处，真空室左 板上开有偏心圆形通孔，作为等离子体出口的连接处。其中，多孔圆盘与真空室左板、密封法兰、真空室右板同轴，真空室右板 偏心圆形通孔和真空室左板偏心圆形通孔同轴。其中，在多孔圆盘上的数个孔栏，是以圆盘中心为圆点、 一定长度为半径 的圆上均匀布置，所述一定长度为，使处于等离子体出口和入口之间的孔栏与 真空室右板以及真空室左板的偏心通孔同轴。其中，在真空室左板偏心通孔轴对称位置上开一个直径大于孔栏的圆形通 孔，作为孔栏的更换窗口，窗口用孔栏更换法兰密封，更换窗口同任意一个孔 栏均同轴。其中，动密封转动装置由转轴、定位螺母、压紧螺母、转轴座、轴承一、 轴承二组成，压紧螺母在转轴座中的部分上套有两个密封圈及垫片，利用压紧 螺母将密封圈压紧并保证在转动过程中真空的密封。转轴座悍接于真空室左板 的中心，两者保证同轴及气密性。转轴座的侧面同一圆周上开有数个凹槽，凹 槽数目与位置同多孔圆盘孔栏的数目与位置相对应，多孔圆盘位于轴承一与轴 承二之间，由转轴带动旋转，并与转轴紧固保证两者在转动过程中保持同步转 动。定位螺母同转轴通过一螺钉固定，其上开有容纳弹簧和钢球的通孔，并用 螺钉封堵，转轴带动多孔圆盘及定位螺母旋转时，定位螺母和转轴座发生相对 运动，利用钢球与转轴座凹槽的配合，使多孔圆盘上的孔栏刚好位于等离子体 源出口和入口之间。其中，真空室左板、真空室右板的外径均为490mm，密封法兰的外径与真 空室左板、真空室右板相同，内径为420mm，厚度为lOmm，多孔圆盘的直径为410mm，厚度为4mm，等离子体入口内径为134mm，外径为142mm，等离子体出 口的出口连接采用LF250的连接方式，密封结构采用密封圈来完成，多孔 圆盘上均匀的开有五个圆孔，每个圆孔与多孔圆盘中心距离135mm，等离子体 入口、等离子体出口及孔栏更换法兰圆心到多孔圆盘圆心的距离也都为 135mm。同时，等离子体入口和等离子体出口同轴。其中，多孔圆盘为安装孔栏而开的通孔内设内螺纹，孔栏其外是外圈带有螺纹的圆环， 尺寸与多孔圆盘所开通孔相配，孔栏通过螺钉固定于圆环上。通过圆环与多孔圆盘上的通 孔之间的螺纹配合，将孔栏固定到多孔圆盘上。本专利技术具有以下的有益效果:①大大提高等离子体源的使用范围和调节简 易度，在保持等离子体源参数不变的情况下可快速将等离子体输出密度调整至 需要的数量级。②减少了直接调节等离子体源参数的次数，降低了等离子体源 的器件损耗、提高了等离子体源的使用寿命。附图说明图1为宽范围等离子体密度调节装置示意图。图2为真空室左板4的示意图。图3为多孔圆盘5从真空室右板7方向看过去的示意图。 图4为动密封转动装置2结构。其中，01-等离子体出口， 02-动密封转动装置，03-孔栏，04-真空室左板， 05-多孔圆盘，06-密封法兰，07-真空室右板，08-等离子体入口， 09-孔栏更 换法兰，21-转轴，22-定位螺母，23-压紧螺母，24-转轴座、25-轴承一、26-轴承二。具体实施例方式下面结合附图l-4对本专利技术做进一步的说明。宽范围等离子体密度调节装置，包括多孔圆盘05、圆形的真空室左板04、 环形的密封法兰06、圆形的真空室右板07和动密封转动装置02。真空室左板 04和真空室右板07平行的置于密封法兰06的两侧，三者由螺栓固定，形成 密闭真空容器。密封法兰06两侧开有环形槽，内置O形密封圈帮助密封。多 孔圆盘05置于密封法兰06内，多孔圆盘05与真空室左板04、密封法兰06、真空室右板07同轴，并在中心位置与穿过真空室左板04的动密封转动装置 02的轴相连。多孔圆盘05在密封法兰06内转动无障碍，不刮蹭。真空室右 板07上开有偏心圆形通孔，作为等离子体入口08的连接处，真空室左板04 上开有偏心圆形通孔，作为等离子体出口Ol的连接处，两个通孔同轴。在多孔圆盘05上，以圆盘中心为圆点、 一定长度为半径的圆上均匀布置 有数个圆孔，每个圆孔上都放置一个孔栏03,且各个圆孔对应不同密度的孔 栏03。多孔圆盘05随动密封转动装置02转动，可以使任意一个孔栏03处于 等离子体输出通道中间，等离子体的扩散时，只有通过正对孔栏位置的等离子 体可以通过，通过调整多孔圆盘05正对等离子体源的圆孔，就可控制使不同 的孔栏03档在等离子体源输出出口处，从而进行等离子体密度的控制。多孔圆盘05上的圆孔与真空室右板07以及真空室左板04的偏心通孔同轴。在真空室左板04与偏心圆形通孔对称位置上开一个直径大于孔栏的圆形 通孔，作为孔栏更换窗口。窗口用孔栏更换法兰09密封。孔栏更换法兰09 在真空室左板04上与等离子体出口 01的位置对称，并且与多孔圆盘05随动 密封转动装置02转动后停在孔栏更换法兰09窗口处的任意一个圆孔均同轴。动密封转动装置02由转轴21、定位螺母22、压紧螺母23、转轴座24、 轴承一25、轴承二26组成。在本实施例中，根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种宽范围等离子体密度调节装置，包括在等离子体入口（０８）和等离子体出口（０１）之间设置的圆盘形的密封真空容器、密封真空容器内部的多孔圆盘（０５）和密封真空容器外部的动密封转动装置（０２），其特征在于，等离子体入口（０８）与等离子体出口（０１）的通道位于密封真空容器偏心处，多孔圆盘（０５）上布置有数个不同密度的孔栏（０３），动密封转动装置（０２）带动旋转多孔圆盘（０５）转动，使任意一个孔栏（０３）可以位于等离子体入口（０８）和等离子体出口（０１）之间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘业楠，任兆杏，冯伟泉，徐焱林，王志浩，杨勇，聂翔宇，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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