[发明专利]提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置

说明书

本发明公开一种提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置，涉及高功率微波与等离子体的耦合调节装置技术领域，且包括：波导管装置，内形成有波导通孔，波导管装置两端分别为输入端和辐射端，输入端适于与连通至ECR离子源的微波输入导管相连通，辐射端被配置为非对称切口结构而将自ECR离子源输至波导通孔的微波以预设角度馈入到ECR等离子体内，且辐射端适于相对于ECR等离子体移动而调节微波馈入位置。在本发明中，波导管装置能够直接馈入微波至ECR等离子体，辐射端为非对称切口结构可实现微波功率沿特定方向、以特定角度辐射出来，辐射端移动能够调节微波馈入位置，从而能够提高微波与ECR等离子体的耦合效率，并且提高ECR离子源性能。

技术领域

本发明涉及高功率微波与等离子体的耦合调节装置技术领域，尤其涉及一种提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置。

背景技术

在相关技术中，高功率电子回旋共振(以下简称ECR)离子源的微波与等离子体耦合主要采用定长圆形波导管馈入的方法，该方法所使用的装置结构简单，但是该方法及装置存在两点缺陷：第一，微波功率是通过ECR弧腔的反射作用间接馈入ECR等离子体，这使得大部分微波功率在反射过程中被损耗，降低了微波与等离子体的耦合效率；第二，当ECR离子源运行时，定长波导管无法调节微波出口位置，即无法根据离子源当前状态对ECR共振面内微波功率分布进行实时调节。上述缺陷是限制ECR离子源性能进一步发展的瓶颈。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置，旨在通过波导管装置直接馈入微波至ECR等离子体，设置辐射端为非对称切口结构实现微波功率沿特定方向、以特定角度进行辐射，辐射端能够移动从而调节微波馈入位置，进而，能够提高微波与ECR等离子体的耦合效率，并提高ECR离子源性能。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种提高ECR离子源性能的微波耦合调节装置，包括：波导管装置，内形成有波导通孔，所述波导管装置两端分别为输入端和辐射端，所述输入端适于与连通至ECR离子源的微波输入导管相连通，所述辐射端被配置为非对称切口结构而将自所述ECR离子源输至所述波导通孔的微波以预设角度馈入到ECR等离子体内，且所述辐射端适于相对于ECR等离子体移动而调节微波馈入位置。

根据本发明的一些实施例，所述非对称切口结构设置为斜切口结构，所述斜切口结构的斜切面相对于所述波导管装置的延伸方向倾斜，且所述斜切面的倾斜角度及尺寸根据ECR离子源运行微波参数和波导管尺寸参数确定。

根据本发明的一些实施例，所述非对称切口结构设置为阶梯结构，所述阶梯结构的端口面包括平行于所述波导管装置延伸方向的平行平面，所述平行平面的长度根据ECR离子源运行微波参数和波导管尺寸参数确定。

根据本发明的一些实施例，所述波导管装置包括相连通形成所述波导通孔的可移动波导管及波导管公共件，所述波导管公共件的后端设为所述输入端，所述可移动波导管的前端设为所述辐射端、后端可滑动套接或插接于所述波导管公共件的前端，所述可移动波导管被配置为沿长度方向滑动而调节所述辐射端的位置。

根据本发明的一些实施例，所述可移动波导管采用变内径结构，以减少所述波导管公共件外周面与所述可移动波导管内壁面的接触面积。

根据本发明的一些实施例，对所述波导管公共件及所述可移动波导管进行表面电镀处理工艺。

根据本发明的一些实施例，在所述波导管公共件与所述可移动波导管的接触间隙中使用固体润滑，选用润滑用固体颗粒材料填充于所述波导管公共件与所述可移动波导管的接触间隙中，降低两者相对滑动的阻力。