[发明专利]溅射离子枪

说明书

技术领域

本发明涉及一种溅射离子枪，涉及专利分类号H01基本电气元件H01J放电管或放电灯H01J3/00通用于两种或两种以上基本类型的放电管或灯的电子光学或离子光学装置的零部件或离子阱的零部件H01J3/04离子枪。

背景技术

在当前的科学研究和工程应用中，表面科学正扮演着重要的角色，是新材料合成、材料的物理化学性质分析的基本环节，尤其在纳米尺度材料的制备和纳米制造领域发挥着重要的作用。获得和控制表面构造是表面科学的基础，更是纳米科技的前提。典型的表面处理手段有解离、退火和离子溅射，而退火和离子溅射几乎是表面分析仪器的标准配置，一般情况下选用质量大且不活泼的氩（Ar）离子溅射固体表面，清理表面杂质或反应层后再进行退火处理而实现表面重构，进而得到科学研究所需的表面。目前现有的表面离子枪结构如图9所示，主要由等离子产生器1、等离子喷嘴3两部分构成，其中等离子喷嘴3主要由第一开口2和第二开口4组成。结构很简单，没有离子产生数量控制装置、离子加速装置。离子化效率低，离子运动速度低，离子喷射时有方向偏差，处理过程不可调控，那么在进行材料表面处理时很难达到理想效果。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制的一种溅射离子枪，具有：由外界气源引入氩气的气流方向调节装置、位于该调节装置前端的氩离子产生装置和最前端的聚焦透镜；

所述氩离子产生装置的内部具有加载电压可调的电子加速栅网、与该电子加速栅网参考电位相关联的灯丝和处于零电位离子加速栅网；

所述电子加速栅网为一侧壁为金属网的圆管；通过调节加载在电子加速栅网上的电压，控制氩离子产生的数量进而调节离子产生效率和离子的运动速度；

所述灯丝位于电子加速栅网圆管的外部，灯丝的两端分别连通电源；

所述离子加速栅网为一平面金属网，位于电子加速栅网的前端，与电子加速栅网的中心轴线垂直；

工作时，电子加速栅网和灯丝通电，电子加速栅网相对于所述处于零电位的离子加速栅网具有正高压，栅网之间形成电场；灯丝通电后发射电子，产生的电子在电子加速栅网作用下沿电子加速栅网的径向加速运动，轰击通过栅网的氩原子，使氩原子电离产生离子；所产生的离子被电子加速栅网和离子加速栅网之间的电场正高压加速，由前端的离子加速栅网输出，经由所述聚焦透镜聚焦后喷出。

所述聚焦透镜包括：三个串联的圆筒电极，圆筒电极之间采用Al₂O₃绝缘，位于中间的圆筒电极处于正高压，两侧的圆筒电极接地，处于零电位。

所述氩离子产生装置具有一筒状外壳，所述的电子加速栅网固定在所述的外壳中；该外壳前端具有一供所述热离子喷出的离子引导口，所述的离子加速栅网覆盖该离子引导口。

所述气流调节装置包括前端开口的外罩、调节所述氩离子产生装置和聚焦透镜的角度微调机构和与所述电子加速栅网轴向平行的氩气导入管；所述的氩气导入管与外界气源连通，将氩气吹送至所述的氩离子产生装置。

所述角度微调机构包括与外罩前端开口重合的波纹管、多个调节旋钮和与波纹管下端内壁固定连接的法兰；

所述离子发生装置通过法兰支撑杆与所述的波纹管底部的法兰连接；

所述的多个调节旋钮均匀分布在所述的外罩四周，贯穿所述外罩，调节旋钮的前端与所述的波纹管相连，通过调节调节旋钮深入外罩内的长度，控制所述波纹管的角度，微调所述离子发生装置和聚焦透镜的角度。

所述调节旋钮位于同一平面；调节旋钮之间形成角度相同。

所述电子栅网和灯丝之间的电压恒定位180V。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的溅射离子枪具有结构简单，使用方便等优点，可以在进行表面刻蚀或深度分析时单独使用，提升离子枪表面处理效果的同时使得表面处理过程可调控。在进行样品表面的清洁处理或表面重构时可以采用离子溅射和真空退火反复循环处理。整套离子枪的用材完全适合超高真空环境的使用要求，可耐200℃以上的高温烘烤。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明溅射离子枪的总体结构图

图2为本发明溅射离子枪的剖面图

图3为本发明离子产生、加速和聚焦构造的示意图

图4为本发明附图3的剖视图

图5为本发明聚焦透镜原理图