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考夫曼离子源

作者: 发布时间:2023-06-27 10:53:35点击:1251

        考夫曼离子源的工作原理如图2-23所示。一般由放电室、离子束引出栅以及中和灯丝三部分组成。

   图2-23 考夫曼离子源工作原理

       放电室内阴极由钨丝制成,阴极受热溢出电子。阳极与阴极之间有电场,电场会加速电子。与进入放电室中的工作气体发生碰撞,使其电离,形成等离子体。

       屏栅上加正电压,屏蔽放电室内电子,使其不能从栅网跑出。其电压直接决定了拉出离子的能量。

       加速栅加负电压,一是可以抑制中和电子以及二次电子回流至放电室;二是可以加速通过栅网的正离子。

       在离子加速过程中,部分离子会撞击在加速栅网上,造成损耗。因此,最终拉出的有效离子束流,是屏栅上的离子流减去加速栅上的离子流。离子流经过中和灯丝附近的电子云,最终形成中性的等离子体,向薄膜轰出。依据上述工作原理,需要注意以下几个现象:

       1)加速栅的负电压不能设置过小,否则会引起电子回流,使得离子束流变得很大,这是一种不正常的假象。

       2)增大加速栅的负电压,可以在一定程度上加大离子束的发射角。

       3)加速电流通常定义为打到加速栅的离子流,因此要尽可能小。

       4)中和灯丝只提供中和电子,是污染的一个重要诱因,也是沉积过程中薄膜表面温升的一个重要诱因。

       考夫曼离子源实物图如图 2-24 所示,其特点为离子能量可精确控制,污染小,不受环境影响。

图 2-24 考夫曼离子源实物图.jpg

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