一种具有气路拓扑结构的大面积线性阳极层离子源制造技术

本申请涉及真空镀膜技术领域，具体而言，涉及一种具有气路拓扑结构的大面积线性阳极层离子源，包括源体组件

【技术实现步骤摘要】
一种具有气路拓扑结构的大面积线性阳极层离子源


[0001]本申请涉及真空镀膜
，具体而言，涉及一种具有气路拓扑结构的大面积线性阳极层离子源
。

技术介绍

[0002]在
PVD
真空镀膜技术中，需要借助外来高能粒子束流，对整个薄膜沉积工艺中的基体进行溅射清洗
、
辅助薄膜沉积，从而制备致密薄膜，改善薄膜的膜基结合性能及强度
。
阳极层离子源作为工业上广泛应用的霍尔型离子源的一种，来源于宇航用阳极层离子推进器系统
。
膜层沉积生长过程中，利用大面积线性阳极层离子源产生高能离子束流轰击基体的表面产生清洗
、
活化和强化材料表面及消除静电作用
。
[0003]阳极层离子源主要实现两个功能：一是完成某种气体介质的有效电离，生成浓度足够的等离子体，以满足抽取束流密度的需要；二是从等离子体边界抽取
、
加速
、
聚焦形成大面积均匀的离子束，实现这种功能的离子源部件，即离子引出系统：这种线性离子源不需要电子发射器
(
如灯丝等
)
，所以适合于放电气体中含有氧
、
氢以及带有腐蚀性气体的工况，可以避免因电子发射器损坏而使离子源无法正常工作的缺点
。
[0004]线性阳极层离子源出射离子束能量范围宽，结构简单，设计成本低，因此广泛应用于工业镀膜中；目前，真空镀膜领域现有阳极层离子源基本为平面型的线性或圆形环形阳极结构，于环形阳极平面上方，并且垂直于内外阴极离子出射狭缝处约4‑
5mm
的空间层状区域为阳极层离子源等离子产生区域，因此，进入该区域的惰性气体分子或活性气体分子的流量及密度的均匀性对整体线性阳极层离子源的放电特性产生直接影响，进而影响离子源的放电质量和出射离子束流的均匀程度
。
[0005]因此，对于大面积线性阳极层离子源来讲，其布气系统设计是决定源体性能的关键性设计指标之一，但是我国大面积线性阳极层离子源通过真空设备进行供气时，一般只预留一路气体通道，气路结构设计不合理，布气不均匀，导致阳极层离子源放电电流不均匀，不够大，致使离子源霍尔放电区域易打火等问题突出，严重影响大面积线性阳极层离子源的性能
。

技术实现思路

[0006]本申请提供了一种具有气路拓扑结构的大面积线性阳极层离子源，有效抑制了高电压放电下的异常辉光，显著提升了放电的稳定性与可靠性
。
[0007]为了实现上述目的，本申请提供了一种具有气路拓扑结构的大面积线性阳极层离子源，包括源体组件
、
永磁体
、
阴极
、
环形阳极以及气路拓扑结构，其中：阴极由内阴极和外阴极组成，内阴极设置在源体组件的中间，外阴极设置在内阴极的两侧，与内阴极之间形成离子束流出射狭缝；环形阳极设置在离子束流出射狭缝的下方，并且位于源体组件底面的上方；永磁体设置在源体组件侧壁和外阴极边缘之间；气路拓扑结构由多层布气板片组成，设置在源体组件底面的下方；源体组件底面上设置有多个通气孔，与气路拓扑结构上的布
气孔一一对应
。
[0008]进一步的，永磁体下方设置有水冷循环结构
。
[0009]进一步的，气路拓扑结构由9层表面抛光
2A12
型铝合金布气板片组成
。
[0010]进一步的，9层布气板片通过叠加依次组合排列在源体组件底面的下方
。
[0011]进一步的，每层布气板片上均刻蚀有多个布气孔，整体形成布气通道，与多个通气孔对应设置
。
[0012]进一步的，最上层的布气板片厚度为5‑
8mm
，最下层的布气板片厚度为
12
‑
18mm
，中间各层布气板片的厚度均为1‑
2mm。
[0013]进一步的，源体组件底面的通气孔上端为锥形结构，下端为圆柱形结构
。
[0014]本专利技术提供的一种具有气路拓扑结构的大面积线性阳极层离子源，具有以下有益效果：
[0015]本申请针对大面积线性阳极层离子源对于气路布气均匀度的苛刻要求，通过设置不同布气板片刻蚀开孔结构并进行可靠的排列组合形式，实现了离子源体内部电离区域气体特性的一致，有效抑制了高电压放电下的异常辉光，显著提升了大面积线性阳极层离子源放电的稳定性与可靠性
。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征
、
目的和优点变得更明显
。
本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定
。
在附图中：
[0017]图1是根据本申请实施例提供的具有气路拓扑结构的大面积线性阳极层离子源的示意图；
[0018]图2是根据本申请实施例提供的第一层布气板片刻蚀的示意图；
[0019]图3是根据本申请实施例提供的第二层布气板片刻蚀的示意图；
[0020]图4是根据本申请实施例提供的第三层布气板片刻蚀的示意图；
[0021]图5是根据本申请实施例提供的第四层布气板片刻蚀的示意图；
[0022]图6是根据本申请实施例提供的第五层布气板片刻蚀的示意图；
[0023]图7是根据本申请实施例提供的第六层布气板片刻蚀的示意图；
[0024]图8是根据本申请实施例提供的第七层布气板片刻蚀的示意图；
[0025]图9是根据本申请实施例提供的第八层布气板片刻蚀的示意图；
[0026]图
10
是根据本申请实施例提供的第九层布气板片刻蚀的示意图；
[0027]图
11
是根据本申请实施例提供的气体拓扑结构的整体布气通道的示意图；
[0028]图
12
是根据本申请实施例提供的气体拓扑结构的
ANSYS
模拟流体特性示意图；
[0029]图中：1‑
源体组件
、2
‑
永磁体
、3
‑
内阴极
、4
‑
外阴极
、5
‑
环形阳极
、6
‑
气路拓扑结构
、7
‑
通气孔
、8
‑
水冷循环结构
、9
‑
布气孔
。
具体实施方式
[0030]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是
本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有气路拓扑结构的大面积线性阳极层离子源，其特征在于，包括源体组件
、
永磁体
、
阴极
、
环形阳极以及气路拓扑结构，其中：所述阴极由内阴极和外阴极组成，所述内阴极设置在所述源体组件的中间，所述外阴极设置在所述内阴极的两侧，与所述内阴极之间形成离子束流出射狭缝；所述环形阳极设置在离子束流出射狭缝的下方，并且位于所述源体组件底面的上方；所述永磁体设置在所述源体组件侧壁和所述外阴极边缘之间；所述气路拓扑结构由多层布气板片组成，设置在所述源体组件底面的下方；所述源体组件底面上设置有多个通气孔，与所述气路拓扑结构上的布气孔一一对应
。2.
根据权利要求1所述的具有气路拓扑结构的大面积线性阳极层离子源，其特征在于，所述永磁体下方设置有水冷循环结构
。3.
根据权利要求1所述的具有气路拓扑结构的大面积线性阳极层离子源，其特征在于，所述气路拓扑结构由9层表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：贵宾华，周晖，骆水连，许戬，张腾飞，鲜昌卫，马占吉，杨拉毛草，张延帅，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：