[发明专利]一种条形霍尔离子源

说明书

本发明提供一种条形霍尔离子源，包括条形的壳体，设置在所述壳体一端的中空阴极，中空阴极的阴极口位于壳体上端开口的上方；设置在所述壳体内的与所述中空阴极相对应的阳极，阳极上方设置有与壳体上端开口对应的阳极口；设置阳极下端的冷却机构和工艺气输气机构；以及设置在壳体内并位于冷却底板下端的多个磁铁。本发明结构简单，设计合理，通过使用中空阴极管实现无灯丝结构，进一步提高了阴极的使用寿命，功率大大提高，另外，通过将离子源设置为条形，大大提高了覆盖面积，更加适合连续生产线的使用，并且通过设置多路工艺气体供气管道，以及通过准确各路的供气量，保证离子束的均匀分布。

技术领域

本发明涉及离子源技术领域，尤其是一种条形霍尔离子源。

背景技术

离子源是使中性原子或分子电离，并从中引出离子束流的装置。霍尔离子源通过在真空环境下，利用发射的电子在电场和磁场的相互作用下，使充入真空室的气体产生离化，在电场和磁场的作用下发射离子。

霍尔离子源作为一种无栅网式离子源，因其维护价格低廉，被广泛应用在一般辅助镀膜领域，其阳极在一个强轴向磁场的协作下将工艺气体等离子化，这个轴向磁场的强不平衡性将气体离子分离并形成离子束，由于轴向磁场的作用太强，霍尔离子源离子束需要补充电子以中和离子流，传统的霍尔离子源的阴极主要是采用钨丝，但是钨丝使用寿命较短，使用效率低，在收到离子束冲击时，一般十几个小时左右就需要对其进行更换，并且钨丝对环境还有一定的污染。另外，现有的霍尔离子源多为圆形，覆盖范围有限，而且由于只有一路进气口，由于工艺气体附近气体较大，导致束流分布不均匀，不适合流水线型生产线使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种条形霍尔离子源，该离子源通过使用中空的阴极最为霍尔离子源的中和器，大大提高霍尔离子源的工作能力，并且通过条形霍尔离子源，实现离子束流的条形分布，进一步增加了离子束的覆盖面积，更适合流水线生产以及卷绕产品的生产使用。

本发明的技术方案为：一种条形霍尔离子源，包括：

上下两端均开设有开口的条形的中空的壳体，所述壳体采用导磁材料制成；

固定在所述壳体一端的中空阴极，所述中空阴极的阴极口位于壳体上端开口的上方；

设置在所述壳体内的与所述中空阴极相对应的阳极，所述阳极上方设置有与壳体上端开口对应的阳极口；

设置在壳体内并位于阳极下端的冷却机构和具有多路输入的工艺气输气机构；

以及设置在壳体内并位于冷却机构和工艺气输气机构下端的多个磁铁。

进一步的，所述的中空阴极包括金属的外壳、以及设置在金属外壳内的中空阴极管，与中空阴极管连通的惰性气体输送管道，通过惰性气体输送管道将用于电离的惰性气体输送至中空阴极管中，所述的中空阴极外还连接有1500V的直流启动电源、2A的直流维持电源、以及10A的直流阴极电源，所述启动电源、维持电源、以及阴极电源的负极与中空阴极管连接，所述启动电源、维持电源的正极与金属的外壳连接，所述阴极电源的正极接地；首先通过启动电源提供1500V以上的直流电压用于击穿中空阴极管头部的惰性气体产生电流回路，击穿后，为了保证电流一直维持，通过维持电源提供一个2A的稳定的电流输出，同时关闭启动电源，然后通过10A直流的阴极电源提供一个适当的电压，实现电子流从阴极管不断输出。

进一步的，所述的冷却机构包括冷却底板、多个冷却板、以及冷却水进水管道和冷却水出水管道，所述的冷却底板上设置有多个冷却板，多个所述的冷却板内均设置有冷却管路，所述的冷却水进水管道和冷却水出水管道与其中一个冷却板的冷却管路相连通，并且两相邻冷却板之间还通过连接管相连通，冷却水通过冷却水进水管道进入其中一个冷却板，然后通过连接管流向与其相邻的冷却板，依次流经所有的冷却板后，吸收热量的冷却水回到最初的冷却板，最后经冷却水出水管道排出。