[发明专利]间接加热式阴极离子源及与其一起使用的装置

说明书

本发明提供一种间接加热式阴极离子源及与其一起使用的装置。间接加热式阴极(IHC)离子源包括具有位于相对的两个端部上的阴极及斥拒极的离子源室。离子源室由具有非常低的导电率的陶瓷材料构造而成。导电衬垫可被插入至离子源室中且可覆盖离子源室的三个侧。衬垫可电连接至含有提取孔的面板。阴极与斥拒极的电连接穿过陶瓷材料中的孔。这样一来，由于不存在起弧的风险，因此，孔可尽可能地被制作成比原本小。在某些实施例中，电连接被模制至离子源室中或被压配合于孔中。此外，用于离子源室的陶瓷材料更耐用且向所提取离子束引入的污染物更少。

技术领域

本发明的实施例涉及一种间接加热式阴极(indirectly heated cathode，IHC)离子源，且更具体来说，涉及一种由陶瓷材料制作的间接加热式阴极离子源及与其一起使用的装置。

背景技术

间接加热式阴极(IHC)离子源通过将电流供应至安置于阴极后面的细丝而运作。所述细丝会发散朝阴极加速并对阴极进行加热的热离子电子(thermionic electron)，此转而会使阴极向离子源室中发出电子。阴极安置于离子源室的一个端部处。在离子源室的与阴极相对的端部上通常安置有斥拒极。可对斥拒极施加偏压以斥拒电子，从而将电子朝离子源室的中心向回引导。在某些实施例中，使用磁场来进一步将电子限定于离子源室内。电子会使得生成等离子体。接着，经由提取孔自离子源室提取离子。

离子源室通常由具有良好的导电率及高熔点的导电材料制成。离子源室可维持在某一电位(electrical potential)。另外，在离子源室内安置有阴极及斥拒极，且阴极与斥拒极通常维持在不同于离子源室的电位。此外，在离子源室的壁中生成有孔以使得能够实现与阴极及斥拒极的电连接。这些孔的大小被确定为使得不会在离子源室的壁和与阴极及斥拒极的电连接之间起弧。然而，这些孔也会使被引入至离子源室中的馈入气体逸出。

另外，用于制作离子源室的材料也可具有良好的导热率，这是因为离子源室的一个功能可为通过向较冷的表面进行传导而从室内移除热量。

因此，用于离子源室的材料通常具有高的熔点、良好的导电率及良好的导热率。在某些实施例中，使用例如钨(tungsten)及钼(molybdenum)等材料来构造离子源室。

与间接加热式阴极离子源相关联的一个问题在于用于构造离子源室的材料可能是昂贵的且难以机加工。另外，离子源室内产生的离子可造成离子源室的粒子被移除且被引入至所提取离子束中。因此，用于生成离子源室的材料可能会向所提取离子束中引入污染物。此外，馈入气体会经由为实现与阴极及斥拒极的电连接所生成的孔而发生损耗。

因此，其中用于构造离子源室的材料不会污染离子束的间接加热式阴极离子源将是有利的。此外，若可减小用于提供与阴极及斥拒极的电连接的开口或可将所述开口消除以减少从离子源室逸出的馈入气体的流量，则会有所益处。

发明内容

所述间接加热式阴极离子源包括具有位于相对的两个端部上的阴极及斥拒极的离子源室。所述离子源室由具有非常低的导电率的陶瓷材料构造而成。导电衬垫可被插入至所述离子源室中且可覆盖所述离子源室的至少三个侧。所述衬垫可电连接至含有提取孔的面板。阴极与斥拒极的电连接穿过陶瓷材料中的孔。这样一来，由于不存在短路或起弧的风险，因此，所述孔可尽可能地被制作成比原本小。在某些实施例中，导电件被模制至所述离子源室中或被压配合于所述孔中。此外，用于所述离子源室的陶瓷材料更耐用且向所提取离子束中引入的污染物更少。