端部霍尔离子源的磁场设计与数值模拟.doc

第 43 卷第 3 期 2006 年 5 月 12 月 真 空 VACUUM Vo l. 43, No. 3 M ay. 2006 端部霍尔离子源的磁场设计与数值模拟 汪礼胜, 唐德礼, 熊 涛, 陈庆川 (核工业西南物理研究院, 四川 成都 610041) 摘 要: 首先简单介绍了用于离子束辅助沉积的端部霍尔离子源的工作原理, 然后分析了其性能对磁场的要 求, 据此介绍了磁路组件的设计。最后, 采用A N SYS 大型有限元分析软件对一个条形的端部霍尔离子源的磁 场进行了模拟计算, 并与实验结果进行了比较, 获得了满意的结果。 通过对模拟结果的分析, 获得了对该离子 源磁场分布的直观深入的认识, 为具体的端部霍尔离子源的改进设计提供了理论指导。 关键词: 端部霍尔离子源; 离子束辅助沉积; 磁场; 数值模拟 中图分类号: O 539 文献标识码: B 文章编号: 100220322 (2006) 0320055204 D e s ign an d n um er ica l s im ula t ion of m a gn e t ic f ie ld f or en d- Ha ll ion source W A N G L i2sh en g, (S ou thw es te rn TA N G D e2li, X ION G T ao , CH EN Q in g2ch u an I n s t itu te of P hy s ics, C h en g d u 610041, C h in a ) A bstra c t: In t ro duce s th e op e ra t ing p r inc ip le o f end2H a ll io n so u rce fo r io n 2beam 2a ssisted depo sit io n and d iscu sse s w h a t m agne t ic f ie ld is requ ired by end2H a ll io n so u rce. T h en , de sc r ibe s th e de sign p r inc ip le s and m e tho d s fo r th e m agne t ism sy stem o f end2H a ll io n so u rce. M o reo ve r, th e m agne t ic f ie ld d ist r ibu t io n o f th e io n so u rce w a s sim u la ted th eo re t ica lly by A N SYS so f tw a re, o f w h ich th e re su lt s w e re com p a red w ith tho se o f exp e r im en t s. It w a s fo und th a t th e se tw o re su lt s co nfo rm w e ll to each o th e r. A na lyzing th e sim u la t io n re su lt s, a v isua l in sigh t in to m agne t ic f ie ld o f th e io n so u rce is ga ined, th u s p ro v id ing a th eo re t ica l gu idance fo r im p ro v ing th e de sign o f end2H a ll io n so u rce. Key word s: en d2H a ll io n so u rce; io n 2b eam 2a ided depo sit io n; m agn e t ic f ie ld; n um e r ica l sim u la t io n 传统的光学镀膜主要采用单纯的热蒸发技术, 但这种技术很难获得与基底牢固结合和性能良好的 光学薄膜。近些年来, 人们根据航天电推进技术研制 出各种民用离子源, 以实现离子束辅助沉积。 目前, 用于离子束辅助沉积最具有代表性的离子源是无栅 极端部霍尔离子源1, 2 。这种源以其低能大束流等离 子体实现高质量的离子束辅助镀膜。此外, 材料表面 上沉积的污染物会影响表面粘结能力, 可以采用这 种离子源引出的载能离子清洗、活化和强化材料表 面。 为了满足工业上大面积离子束辅助镀膜和等离