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　第 31 卷第 6 期 原 子 能 科 学 技 术 . 31, . 6 V o l N o 　1997 年 11 月 A tom ic Energy Science and T echno logy N ov. 1997 用于溅射负离子源的透射表面电离器的研制 王广甫　王文勋　董　平 (北京师范大学分析测试中心, 北京, 100875) 介绍了 1 种应用于表面电离型溅射负离子源的球面形透射表面电离器, 并阐述了原理。这种 电离器可使铯蒸气直接通过, 避免了铯蒸气绕射造成电离表面铯原子通量低的缺点, 增大了铯离 子的产额, 也使离子源的流强较采用非透射型电离器时提高了 50% —87% 。 关键词　透射电离器　表面电离　铯离子产额　透射电离率 表面电离型溅射负离子源是串列加速器最常用的负离子源。在这种离子源中, 铯炉蒸发出 的铯蒸气有2 个用途: 一是被电离器电离成铯离子, 加速后用于轰击阴极靶, 从而溅射出靶原 子; 二是在溅射过程中用于在溅射室维持一定的铯蒸气压, 从而在靶表面形成一个作为电子施 [ 1 ] ( 主同时又降低靶表面逸出功增大溅射率的铯吸附层 。实验观察到: 当靶表面铯覆盖度 表面 ) 吸附铯原子数与表面形成单原子层所需铯原子数的比值 为 05 时, 阴极表面逸出功最低, 负 [ 2 ] 离子产额最高 。 已研制的球面形钽片电离器应用于2 ×17 M V 串列加速器上的G IC 860 A 溅射负离子 源上, 提高了串列加速器前注入器的流强, 降低了离子源的发射度, 提高了串列加速器的传输 效率[ 3, 4 ]。但这种电离器使铯蒸气只能由电离器与中间电极间的缝隙进入电离溅射室, 因此到 达电离器有效电离表面——钽片内表面的铯原子仅占进入到电离溅射室铯原子总量的一小部 分。这种情况下, 即使电离器电离效率达到最高, 也会因电离器表面铯通量不足而使铯离子产 额受到限制。因此, 进一步提高溅射负离子的流强的关键是提高电离器有效电离表面的铯原子 量。为此研制透射型表面电离器以增加进入电离溅射室的铯原子总量和到达有效电离表面铯 原子的比例。 1　透射型电离器的透射电离原理 透射型电离器是用冲压成球面形的高逸出功金属网代替钽片来做电离面, 铯蒸气可通过 电离器进入电离溅射室。扩散通过电离器的铯原子部分被炽热的电离网电离为铯离子, 其中一 部分铯离子由于扩散和靶压电场的作用进入溅射区成为溅射离子。定义: ( ) ( ) = n n + n 1 i a i 收稿日期:　收到修改稿日期: © 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 500 原子能科学技术　　第 31 卷 为透射电离率。其中: 、 分别为单位时间通过单位面积的电离器进入溅射室的铯离子和铯 n i na 原子数。 进入到电离溅射室的铯原子由于无规