本发明专利技术涉及一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置，该装置中，馈入支柱设置于法兰上盖板上，铜线圈穿过馈入支柱后，套上锥型密封圈和绝缘垫圈，铜线圈下端置于双层玻璃筒内，双层玻璃筒经由法兰密封槽配合后压在法兰下盖板上；PEEK杆位于所述双层玻璃筒外侧，下半部分穿过磁铁支架底座与法兰下盖板固定，上半部分穿过法兰上盖板的通孔并用螺母固定；磁铁经由所述L型磁铁支架通过磁铁支架底座和法兰下盖板固定在底板上。本发明专利技术为解决真空环境下射频有效馈入、放电腔室热量有效移除和外置多极磁铁的简单有效安装这一系列工程实际问题提供了参考，并且该装置具有整体结构简单、模块化布局、安装方便、操作容易的特点。操作容易的特点。操作容易的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置
[0001]本专利技术涉及等离子体放电装置领域，尤其涉及一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置。
技术介绍
[0002]感性耦合等离子体具有物理特性相对简单，容易产生均匀且高密度等离子体的特点，在半导体制造、材料改性、生物医疗等领域均有应用。近年来，随着感性耦合等离子体源应用需求的进一步提升，对其所产生等离子体的密度和均匀性也提出了更高的要求，于是，逐渐发展出了内置线圈形式和外部添加多极磁场形式。内置线圈形式，即线圈直接放置在放电腔室内部，相较于普通的外置线圈形式感性耦合离子源，同功率下，其激发的电子密度较高，粒子均匀程度更好；外部添加磁场形式，通过磁场约束等离子体的运动轨迹，聚焦等离子体束，也能增加等离子体密度，增强等离子体均匀性。
[0003]虽然通过上述增强性电感耦合放电方式能够提升等离子体的密度和均匀性，但同时，在保持真空的条件下内置线圈如何合理放置、射频如何有效馈入？离子源装置腔室如何有效冷却保证气密性？永磁铁如何放置和安装才能有效约束等离子体？这一系列问题也随之而来。针对这些问题，本专利技术设计了一种增强型电感耦合放电装置，该装置能够在射频真空馈入的同时防止线圈短路，还能够移除放电过程中产生的热量保证腔室气密性，以及简单有效的对多块磁铁进行安装和固定。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置，解决真空环境下射频有效馈入、放电腔室热量有效移除和外置多极磁铁的简单有效安装这一系列工程实际问题，并且该装置具有整体结构简单、模块化布局、安装方便、操作容易的特点。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置，其特征在于，所述装置包括设有法兰上盖板、法兰下盖板、馈入支柱、锥型密封圈、绝缘垫圈、凹型螺母、T型陶瓷管、双层玻璃筒、L型磁铁支架、磁铁支架底座；
[0007]所述馈入支柱设置于法兰上盖板上，铜线圈穿过所述馈入支柱后，套上锥型密封圈和绝缘垫圈，使用凹型螺母与馈入支柱上端外螺纹配合以紧固铜线圈，所述铜线圈下端置于双层玻璃筒内，所述双层玻璃筒经由法兰密封槽配合后压在法兰下盖板上；
[0008]所述PEEK杆位于所述双层玻璃筒外侧，所述PEEK杆下半部分穿过磁铁支架底座与法兰下盖板固定，上半部分穿过法兰上盖板的通孔并用螺母固定，从而将法兰上盖板与双层玻璃筒、法兰下盖板紧固在一起；
[0009]磁铁经由所述L型磁铁支架通过磁铁支架底座和法兰下盖板固定在底板上。
[0010]进一步的，所述铜线圈为无氧铜或紫铜材料，其被绕制成单匝圆形或多匝螺旋形；
[0011]其中，采用无氧铜管绕制所述铜线圈时，所述铜线圈两端衔接水管并与冷却机连
通，通过在铜线圈中加入水、氟化液或去离子水的冷却介质后形成冷却循环，移除放电过程中产生的热量。
[0012]进一步的，所述法兰上盖板采用SUS316或SUS304材质，所述法兰密封槽下留有冷却水道槽，所述法兰上盖板中间开有三个通孔，其中两个焊接馈入支柱，另一个焊接气管。
[0013]进一步的，所述馈入支柱采用SUS316或SUS304材质，上端车有所述外螺纹，用于与所述凹型螺母配合；所述馈入支柱内部设有凸台，用于放置T型陶瓷管，端口处内侧为锥面结构，用于与锥型密封圈配合。
[0014]进一步的，所述气管为SUS316无缝管，一端与所述法兰上盖板焊接连接，另一端接气瓶，所述气瓶提供放电所用气体。
[0015]进一步的，所述凹形螺母为20
×
20
×
15mm的正方体，内部车有深10mm的螺纹。
[0016]进一步的，所述T形陶瓷管为氮化硅/氧化铝材质，上端放置于馈入支柱的凸台部分，下端远超出法兰上盖板下表面。用于隔绝铜线圈与馈入支柱、法兰上盖板接触。
[0017]进一步的，所述锥形密封圈为聚四氟乙烯、PEEK或橡胶，其锥面与馈入支柱锥面接触配合，将凹形螺母与馈入支柱螺纹连接产生的下压力转化为垂直于锥面的正压力和平行锥面的摩檫力；正压力挤压锥形密封圈进而挤压铜线圈，使密封圈和铜线圈紧密贴合，并与摩檫力一起将铜线圈固定住。
[0018]进一步的，所述绝缘垫圈为聚四氟乙烯或PEEK，上端面接触凹型螺母，下端面接触锥形密封圈，传递凹形螺母与馈入支柱螺纹连接产生的下压力。
[0019]进一步的，所述双层玻璃筒为尺寸不一的两个玻璃筒相互套合，端面烧结在一起；所述双层玻璃筒之间的间隙仅通过其侧面设置的上下两根圆柱形玻璃管与外界相通；所述圆柱形玻璃管通过卡箍连接水管进而与冷却机连接；向所述圆柱形玻璃管通入水冷却介质或者惰性气体可对双层玻璃筒进行冷却，其中，冷却水循环方式为下进上出。
[0020]进一步的，所述PEEK杆两端开有螺纹孔，一端与法兰下盖板螺纹连接，另一端穿过法兰上盖板后使用螺母紧固。
[0021]进一步的，所述法兰下盖板采用SUS316或SUS304材质，其端面开有均布螺纹孔和均布螺纹通孔，所述螺纹孔与PEEK杆相连接。
[0022]进一步的，所述磁铁为钕铁硼或钐钴材质，芯部可提供1.1T磁场。
[0023]进一步的，所述L型磁铁支架包括两个端面，其中一个端面开有矩形凹槽，槽侧边开有螺纹孔，矩形凹槽尺寸与磁铁一致，通过螺纹孔使用螺丝将可磁铁固定在矩形凹槽中，另一个端面车有U形凹槽，U形凹槽用于搭配螺栓以对L型磁铁支架进行固定。
[0024]进一步的，所述磁铁支架底座上均布2～3mm深凹槽，凹槽宽度正好与L型磁铁支架尺寸匹配，用于限制L型磁铁支架在平面上的转动，从而保证绕圆均布的磁铁能够对心分布；所述凹槽处开有螺纹孔，用于配合螺栓紧固L型磁铁支架。
[0025]综上所述，本专利技术的有益效果是：
[0026]1、在保证腔室内部10
‑4Pa量级的真空要求下，铜线圈能够放置在腔室内部，并且能够从铜线圈两端有效馈入射频，而不与腔室其他结构形成短路。
[0027]2、通过法兰上(下)盖板水道冷却介质冷却、双层玻璃筒气(水)冷却，铜线圈内部去离子水冷却几种冷却方式的合理布置，有效移除放电过程中产生的热量，防止密封圈因高温产生变形，保证整体装置的气密性。
[0028]3、条形磁铁通过L形磁铁支架与磁铁支架底座表面的槽口配合后，限制了其在该平面上的转动，并且由于磁铁支架底座与法兰上(下)盖板、双层玻璃筒均为同心装配，故保证了多极磁场能够绕整体装置圆周均布。使用螺栓紧固，方便快捷。
附图说明
[0029]图1是增强形电感耦合装置整体示意图。
[0030]图2是射频馈入模块结构示意图。
[0031]图3是冷却模块结构示意图。
[0032]图4是永磁体安置模块结构示意图。
[0033]图中：1
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腔室；2
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抽气口；3
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底板；4
‑
L形磁铁本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置，其特征在于，所述装置包括设有法兰上盖板、法兰下盖板、馈入支柱、锥型密封圈、绝缘垫圈、凹型螺母、T型陶瓷管、双层玻璃筒、L型磁铁支架、磁铁支架底座；所述馈入支柱设置于法兰上盖板上，铜线圈穿过所述馈入支柱后，套上锥型密封圈和绝缘垫圈，使用凹型螺母与馈入支柱上端外螺纹配合以紧固铜线圈，所述铜线圈下端置于双层玻璃筒内，所述双层玻璃筒经由法兰密封槽配合后压在法兰下盖板上；所述PEEK杆位于所述双层玻璃筒外侧，所述PEEK杆下半部分穿过磁铁支架底座与法兰下盖板固定，上半部分穿过法兰上盖板的通孔并用螺母固定，从而将法兰上盖板与双层玻璃筒、法兰下盖板紧固在一起；磁铁经由所述L型磁铁支架通过磁铁支架底座和法兰下盖板固定在底板上。2.根据权利要求1所述的一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置，其特征在于，所述铜线圈为无氧铜或紫铜材料，其被绕制成单匝圆形或多匝螺旋形；其中，采用无氧铜管绕制所述铜线圈时，所述铜线圈两端衔接水管并与冷却机连通，通过在铜线圈中加入水、氟化液或去离子水的冷却介质后形成冷却循环。3.根据权利要求1所述的一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置，其特征在于，所述法兰上盖板采用SUS316或SUS304材质，所述法兰密封槽下留有冷却水道槽，所述冷却水道槽上焊接盖板；所述法兰上盖板中间开有三个通孔，其中两个焊接馈入支柱，另一个焊接气管。4.根据权利要求3所述的一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置，其特征在于，所述馈入支柱采用SUS316或SUS304材质，上端车有所述外螺纹，用于与所述凹型螺母配合；所述馈入支柱内部设有凸台，用于放置T型陶瓷管，端口处内侧为锥面结构，用于与锥型密封圈配合。5.根据权利要求3所述的一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置，其特征在于，所述气管为SUS316无缝管，一端与所述法兰上盖板焊接连接，另一端接气瓶，所述气瓶提供放电所用气体。6.根据权利要求4所述的一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置，其特征在于，所述凹形螺母为20
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20
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15mm的正方体，内部车有深10mm的螺纹。7.根据权利要求4所述的一种增强型电感耦合射频等离子体放电装置，其特征在于，所述T形陶瓷管为氮化硅/氧化铝材质，上端放置于馈入支柱的凸台部分，下端远超出法兰上盖板下表面，用于隔绝铜...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱玉忠，梁立振，吴亮亮，陶鑫，刘洋，王纪超，胡纯栋，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室，
类型：发明
国别省市：
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