近年來, 人們將空間離子推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域, 研制了各種離子源, 以提高等離子體表面處理技術(shù)。陽極層離子源是其中之一, 這種離子源可用于刻蝕、預(yù)清洗和離子束輔助沉積等。從陽極層離子源引出的離子轟擊基體表面起到清洗、活化和強(qiáng)化材料表面及消除靜電的作用, 荷能離子與成膜粒子相互碰撞能將部分能量傳遞給成膜粒子, 載能粒子沉積在基體表面形成致密的膜。陽極層離子源離子束流密度很高, 離子束能量范圍很寬, 并且其結(jié)構(gòu)簡單, 設(shè)計(jì)成本低, 因此這種離子源已廣泛應(yīng)用于工
業(yè)鍍膜中 。
陽極層離子源是霍爾離子源的一種, 它是以電場、磁場聯(lián)合工作為基礎(chǔ)的, 而合適的磁場是這種離子源正常工作的基礎(chǔ), 直接影響離子源的工作性能。因此, 磁路設(shè)計(jì)是陽極層離子源設(shè)計(jì)的核心。為了滿足工業(yè)上大面積等離子體預(yù)清洗和離子束輔助鍍膜的需要, 我們?cè)诘湫偷年枠O層離子源的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn), 研制了一臺(tái)線性陽極層離子源, 該源的尺寸(長×寬×高)為1000mm ×116mm ×72mm, 其主要性能參數(shù)如下:磁場采用永久磁鐵提供, 陽極附近磁場0 .16T 左右, 出口處磁場0 .01 ～ 0 .03T ;放電電壓300～ 700V ;放電電流1 ～ 5A ;離子束流可達(dá)1250mA ;離子束平均能量150eV ～ 350eV ;工作壓力10-2～10-1Pa ;氣體流量20 ～ 40sccm 。我們首先簡單介紹典型陽極層離子源的基本工作原理并分析其性能對(duì)磁場的基本要求, 探討了線性陽極層離子源的磁路設(shè)計(jì)。采用ANSYS 有限元分析軟件對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的線性陽極層離子源電磁場進(jìn)行模擬, 并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證, 為具體的陽極層離子源的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。
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線性陽極層離子源磁路設(shè)計(jì)與電磁場數(shù)值模擬_汪禮勝.pdf
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