【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超高真空表面清洁技术，属于超高真空技术和科学仪器，具体涉及一种可差抽超高真空溅射离子枪。
技术介绍
1、溅射离子枪是一种用于超高真空表面清洁的常用设备。其主要工作气体为惰性气体，如ar和ne，通气压力一般为本底真空5×10-6至5×10-5mbar。离子动能约为0-5kev，离子电流最大为20微安左右，一般来说进气压力越高，离子电流越大。目前该类装置已有一些国际厂商提供商业化产品，例如specs公司的iqe 11/35，prevac公司的is40c1，oci公司的ig35-dp，rdb公司的ig2，psp公司的psp3000。这些离子枪的结构较为类似，都是具有阴极灯丝、阳极栅网、抽取电极和聚焦电极的结构。在阳极栅网中气体经电子束轰击得到电离化的离子，由抽取电极抽出，并经过聚焦电极聚焦形成准直的离子束。束斑尺寸一般为10mm以内。specs和prevac公司的产品，通过良好的抽取电极和阳极栅网尺寸参数设计，使得抽取电极抽取得到的离子束已经具有较好的准直性，所以去掉了聚焦电极的设计，但这样的设计也导致了束斑尺寸不可调。同时，良好的聚焦也有助于进一步提高离子束的束流密度。
2、在这类离子枪中普遍存在的问题是气体是通过外部扩散的方式进入电离栅网内部，由于离子枪不同部位气体进入具有流阻，导致为了使电离栅网内部达到电离的气体压力，需要大量通入气体，因此向主腔引入了大量的残留气体。这一方面会影响主腔的真空恢复，另一方面会影响阴极灯丝的寿命，尤其在使用氧气、氨气等氧化性或腐蚀性气体时，对灯丝的寿命影响很大。而如果进行差
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术中的上述问题，提供一种可差抽超高真空溅射离子枪，能够保证电离区域内具有最高的气体密度，离子束束流密度不会降低，还可以提高阴极灯丝使用寿命。
2、本专利技术技术方案详述如下：
3、一种可差抽超高真空溅射离子枪，包括离子化器(1)、进气毛细管(2)、电馈通(3)和微漏阀(4)；其中，电馈通(3)用于为离子化器(1)提供电能；进气毛细管(2)两端分别连接离子化器(1)和微漏阀(4)，用于将微漏阀(4)引入的气体导向进入离子化器(1)。
4、所述离子化器(1)用于将进入的气体进行电离以产生离子。电馈通(3)为溅射离子枪的各个电极实现真空内外的电连接，其耐高压可达5kv。微漏阀(4)可将大气压力或几倍于大气压力的气体通过微漏的方式引入真空内，经进气毛细管(2)送入离子化器(1)。
5、可选或优选的，所述离子枪还包括差抽三通管(5)，所述差抽三通管(5)与离子化器(1)连接用于对离子化器(1)外围区域进行差分抽气以降低离子化器(1)外围区域的气体压力。差抽三通管(5)可以通过波纹管与分子泵进行连接，对离子化器(1)外围区域进行差分抽气。差分抽气(differential pumping)是一种用于真空系统的技术，其主要目的是在不同真空区域之间创建压力梯度，以便有效地控制和抽取气体分子。
6、可选或优选的，所述离子化器(1)包括阳极栅网(11)和阴极灯丝(12)，所述阳极栅网(11)呈圆筒网状结构，阴极灯丝(12)围绕阳极栅网(11)靠近底部的位置固定；所述阴极灯丝(12)与阳极栅网(11)之间存在50-200v的压差。阳极栅网(11)可被施加高达5kv的高压，阳极栅网(11)的电压决定了离子的动能大小。阴极灯丝(12)可由钨丝或钽丝制成，可被施加3a的电流，通过电流时阴极灯丝(12)自身发热，温度可达2000摄氏度，该温度下灯丝产生热发射电子，由于阴极灯丝(12)与阳极栅网(11)之间存在50-200v的压差，电子会被阳极栅网(11)吸引，并对阳极栅网(11)内部的气体进行电离，形成离子。
7、可选或优选的，还包括抽取电极(6)，所述抽取电极(6)为片状结构且底面向下延伸有筒状凸起部(61)，抽取电极(6)罩扣在阳极栅网(11)上方且凸起部(61)环绕覆盖阳极栅网(11)的至少一部分；抽取电极(6)中心开设第一通孔(62)供离子通过。抽取电极(6)用于将产生的离子从阳极栅网(11)中抽取。
8、可选或优选的，所述离子化器(1)还包括环套(13)和栅网底座(14)，所述栅网底座(14)用于固定安装阳极栅网(11)，栅网底座(14)中心开设第二通孔供气体通过；所述环套(13)安装在抽取电极(6)下方并套设于阳极栅网(11)外周，环套(13)开设有通气孔。环套(13)还可以起到支撑抽取电极(6)的作用，环套(13)上开设通气孔更便于气体被差抽三通管(5)抽出。
9、可选或优选的，还包括绝缘隔离陶瓷管(8)，所述绝缘隔离陶瓷管(8)上端与栅网底座(14)连接，下端与进气毛细管(2)连接使得进气毛细管(2)内的气体能沿绝缘隔离陶瓷管(8)进入第二通孔。绝缘隔离陶瓷管将阳极栅网与地做电隔离。因为阳极栅网在工作时会被施加5kv的高压。
10、可选或优选的，以上任一所述离子枪，还包括聚焦电极(7)，所述聚焦电极(7)安装在离子化器(1)上方以将离子化器(1)产生的离子进行聚焦。抽取后的离子，经聚焦电极(7)可形成聚焦或准直的离子束被引出，离子束可用于超高真空环境中表面的清洁。
11、可选或优选的，以上任一所述的离子枪，所用气源为空气、惰性气体、氧化性气体或腐蚀性气体。所述惰性气体如ar、ne、n2，氧化性气体如氧气，腐蚀性气体如氨气等。
12、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
13、1、本专利技术的离子枪利用进气毛细管将气体直接导入离子化器的阳极栅网，使得阳极栅网内电离区域有最高的气体密度。由于气体在进气毛细管内形成分子束，具有较好的准直性，因此可以显著减少由于气体散射导致的背景气体压力增加。也由于气体直接以准直分子束形式导入阳极栅网，使得在离子化器周围进行差抽不会降低阳极栅网内部的气体压力，保证了离子电流不会降低。
14、2、本专利技术的离子枪配置有差抽三通阀，通过差抽能够使散射在离子化器周围的背景气压力降低，有助于减少进入离子化器(1)主真空腔(即阳极栅网)内的残余气体，还可以降低离子化器(1)内阴极灯丝的气体压力以提高灯丝使用寿命。
15、3、进气毛细管结合差抽三通阀的设计，使得本专利技术的离子枪不仅可以使用惰性气体进行离子化，还可以对氧化性气体、腐蚀性气体进行离子化，得到具有反应性的气体离子，适用范围更广。
16、4、离子化器内的阴极灯丝环绕阳极栅网一圈设置，且位于阳极栅网偏底部位置，且阴极灯丝与阳极栅网之间存在50-200v的压差，使得阴极灯丝悬浮于低于阳极栅网50-200v的高压上，阴极灯丝通电后自身产生热发射电子因压差而被阳极栅网吸引，进而对阳极栅网内部的气体进行电离形成离子。
17、5、抽取电极底面向下延伸有筒状凸起部，凸起部环绕覆盖阳极栅网的至少一部分，一方面可以有效避免阳极栅本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可差抽超高真空溅射离子枪，其特征在于，包括离子化器(1)、进气毛细管(2)、电馈通(3)和微漏阀(4)；其中，电馈通(3)用于为离子化器(1)提供电能；进气毛细管(2)两端分别连接离子化器(1)和微漏阀(4)，用于将微漏阀(4)引入的气体导向进入离子化器(1)。
2.根据权利要求1所述的离子枪，其特征在于，还包括差抽三通管(5)，所述差抽三通管(5)与离子化器(1)连接用于对离子化器(1)外围区域进行差分抽气以降低离子化器(1)外围区域的气体压力。
3.根据权利要求1所述的离子枪，其特征在于，所述离子化器(1)包括阳极栅网(11)和阴极灯丝(12)，所述阳极栅网(11)呈圆筒网状结构，阴极灯丝(12)围绕阳极栅网(11)靠近底部的位置固定；所述阴极灯丝(12)与阳极栅网(11)之间存在50-200V的压差。
4.根据权利要求3所述的离子枪，其特征在于，还包括抽取电极(6)，所述抽取电极(6)为片状结构且底面向下延伸有筒状凸起部(61)，抽取电极(6)罩扣在阳极栅网(11)上方且凸起部(61)环绕覆盖阳极栅网(11)的至少一部分；抽取电极
5.根据权利要求4所述的离子枪，其特征在于，所述离子化器(1)还包括环套(13)和栅网底座(14)，所述栅网底座(14)用于固定安装阳极栅网(11)，栅网底座(14)中心开设第二通孔供气体通过；所述环套(13)安装在抽取电极(6)下方并套设于阳极栅网(11)外周，环套(13)开设有通气孔。
6.根据权利要求5所述的离子枪，其特征在于，还包括绝缘隔离陶瓷管(8)，所述绝缘隔离陶瓷管(8)上端与栅网底座(14)连接，下端与进气毛细管(2)连接使得进气毛细管(2)内的气体能沿绝缘隔离陶瓷管(8)进入第二通孔。
7.根据权利要求1-6任一所述的离子枪，其特征在于，还包括聚焦电极(7)，所述聚焦电极(7)安装在离子化器(1)上方以将离子化器(1)产生的离子进行聚焦。
8.根据权利要求1-6任一所述的离子枪，其特征在于，所用气源为空气、惰性气体、氧化性气体或腐蚀性气体。
...【技术特征摘要】
1.一种可差抽超高真空溅射离子枪，其特征在于，包括离子化器(1)、进气毛细管(2)、电馈通(3)和微漏阀(4)；其中，电馈通(3)用于为离子化器(1)提供电能；进气毛细管(2)两端分别连接离子化器(1)和微漏阀(4)，用于将微漏阀(4)引入的气体导向进入离子化器(1)。
2.根据权利要求1所述的离子枪，其特征在于，还包括差抽三通管(5)，所述差抽三通管(5)与离子化器(1)连接用于对离子化器(1)外围区域进行差分抽气以降低离子化器(1)外围区域的气体压力。
3.根据权利要求1所述的离子枪，其特征在于，所述离子化器(1)包括阳极栅网(11)和阴极灯丝(12)，所述阳极栅网(11)呈圆筒网状结构，阴极灯丝(12)围绕阳极栅网(11)靠近底部的位置固定；所述阴极灯丝(12)与阳极栅网(11)之间存在50-200v的压差。
4.根据权利要求3所述的离子枪，其特征在于，还包括抽取电极(6)，所述抽取电极(6)为片状结构且底面向下延伸有筒状凸起部(61)，抽取电极(6)罩扣在阳极栅网(11)...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈其伟，吴凯，何李洛，张冬柏，
申请(专利权)人：北京大钲科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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