制备光学薄膜的子源技术.pdf

中国光学光电子行业协会2008 年光学薄膜培训班培训资料 制备光学薄膜的离子源技术 尤大伟 ( 中科院空间中心 北京 100080) THE ION BEAM SOURCE TECHNOLOGY FOR OPTICLE PHILM COATING Dawei YOU （Space Science and Application Research Center, Academy Cynic，Bejing,100080） Abstract The several ion beam sources(Kaufman ion source, Hall source, RF ion source, GIS ion source, Anode Layer ion source) for optical film IAD manufacturing were reviewed. The operation principle, major technique, and typical ion sources were presented especially. The compared performance of these ion sources was listed finally. . Keywords Optical film costing, Ion beam sources, Ion assisted deposition 摘要：本文叙述了制备光学薄膜的各种常用辅助镀膜离子源工作原理，关键技术。并制表 予以比较。 关键词 光学薄膜 辅助镀膜离子源 离子束辅助镀膜 一、 前言 众所周知，制备高质量的光学薄膜已经离不开离子束技术。光学膜要求高硬度及高附着 力，一般采用离子束清洗加以改善，要求降低由于薄膜吸潮引起波长向长波漂移，降低薄 膜的吸收及散射引起的光学损耗，降低薄膜的抗激光损伤，一般均采用合适工艺的离子束 辅助镀膜技术来解决。制备高质量、高难度、高效率的光学薄膜时，更有用离子束溅射替 代电子束蒸发的新趋势。 本文介绍产生离子束的离子源技术。离子束当今应用最广的首推离子束辅助镀膜技术 （IAD ）。该技术至今已得到国际上公认，国外生产镀膜机的厂家出厂产品 60%都已配备离 子源，常用辅助镀膜离子源为考夫曼（Kaufman ）离子源，霍尔离子源，射频离子源，无栅 离子源（国内称 GIS，国外称APS ），微波离子源，阳极层离子源等数种。我们将对这些种 类的离子源逐一加以介绍，并作比较。目前来说使用最广，性能比较高的当推考夫曼源， 本文将作重点介绍。 二、 考夫曼离子源 2-1 ，基本原理 典型的考夫曼离子源及电源见图 1 1,filament 2 gas inlet 3 screen 4，screen grid，5，shell，6，back anode ，7，permanent magnet ，8，main anode ，9，accelerate grid，10，neutral filament Fig 1 Schematic representation of the Kaufman ion source 从热阴极发射出来的电子经过阴极鞘层被加速而获得相应于等离子与阴极电位差的能 第 1 页 中国光学光电子行业协会2008 年光学薄膜培训班培训资料 量,他与进入电离室的气体原子相碰撞，气体原子被碰撞电离，形成离子及二次电子，电子 及离子形成放电室 等离子体。该放电等离子体在发散磁场作用下引向栅网离子光学作用区。由于离子光学 的作用，离子被拔出，并形成离子。每个小孔形成的离子束经过发散混合及中和形成带能 量、中性的宽离子束。由离子所获得的能量应是阳极电压与屏极电压之和（一般而言，由 于阳极电压远小于屏极电压，故近似考虑屏极电压为离子加速能量）。该离子束有能