用于辅助镀膜的霍尔等离子体源.docxVIP

文章编号: 1005—5630 (2001) 5/6—0058—05Ξ用于辅助镀膜的霍尔等离子体源尤大伟, 黄小刚, 武建军(中国科学院空间科学与应用研究中心, 北京 100080)摘要: 论述了该源的工作原理, 讨论并测试了该源最佳的磁场及分布。设计采用了永久磁铁并利用极靴产生发散磁, 沿轴向有较大梯度的磁场, 又称该源为端部霍尔加速器。最后 给出了束流及均匀区实测结果。关键词: 光学镀膜; 离子束辅助镀膜; 等离子体加速中图分类号: O 48414文献标识码: AThe ha ll a cce lera ter f or a ss isted depo s it ionYOU D a 2w e i, W A N G X ia o2g a n g , W U J ia n 2j u n(Sp ace Sc ience and A pp lica t io n R ea se rch C en te r, C h ine se A cadem y o f Sc ience s, B e ijing 100080, C h ina)A bstra c t: T h e de sign o f th e h a ll acce le ra te r an d th e op t im um m agn e t ic st ru c tu re w e re p re sen ted.T h e p e rm en en t m agn e t w a s app lied. T h e po le p iece s w e re a r ran ged to o b ta in th e d ive rgen t m agn e t ism an d st ro n g m agn e t ism g rad ien t a lo n g ax ia l d irec t io n. T h e de sign g ive s u s a goo d re su lt s.Key word s: op t ica l co a t in g; io n a ssisted depo sit io n; p la sm a acce le ra te s1引言等离子体离子束的辅助镀膜作用已越来越为光学镀膜界所认识。现在看来至少有两大优点已为公认。一是可以代替或部分代替镀膜热烘烤。而仍然具有较强的薄膜结合力、牢固度及稳定性。二是可以改善薄 膜的致密度及膜的结构。 从而提高膜的折射率, 降低膜的吸收率。 近年来为了把辅助镀膜技术推向生产。考夫曼 (K au fm an ) 1 发展了霍尔等离子体源。 该源的特点是: 低电压 ( 适合辅助镀膜需要的能量 40eV～150eV ) , 大电流, 结构简洁紧凑、控制容易、工作稳定。 为了满足光学辅助镀膜的需要, 我们设计制造了6cm 霍尔等离子体离子源。 该源主要性能如下:源尺寸 ( 直径×长度) : 14cm ×14cm ; 真空室直径: 50cm～ 100cm ; 照射距离: 30cm～ 50cm ; 离子束 平均能量: 40eV～ 150eV ; 离子束流可到 400mA ; 工作压力: 4×10- 2 P a; 磁场: 永久磁铁; 气体流量 5 sccm～ 10 sccm 。 该源具有较大的能散度及较大的发散角, 此外工作的稳定性要受工作气压的影响。Ξ收稿日期: 2000208230作者简介: 尤大伟 ( 19392) , 男, 江苏苏州人, 研究员, 长期从事等离子体源及应用技术研究。·59·第 526 期尤大伟等: 用于辅助镀膜的霍尔等离子体源所谓霍尔电流加束器是利用磁场来加速电子流 (霍尔电流) , 电子流加速过程中产生了对离子加速的电位差。该过程主要发生在径向磁场强度高的端部, 因此称该源为端部霍尔加速器。另外一种霍尔加速器 称之为封闭式霍尔加速器, 该种加速器具有较长的加速通道2 。端部霍尔加速器用于工业应用具有更大的 的可靠性及灵活性, 为此, 我们采用了端部霍尔加速设计。 由于在磁场的平行及垂直方向的电导率差别有 几十倍, 造成了电位分布类似于磁力线的分布。离子在该电位分布造成的电场作用下向轴中心加速。又由于沿轴向存在较强的磁场梯度, 在环状的霍尔电流作用下, 造成了沿轴向的电场, 会造成离子沿轴向加速。 我们采用特殊的磁场设计, 大大提高了放电效率及气体效率, 离子流与放电电流比可达到 1/3。 可在较低气压 1×10- 2 P a～ 2×10- 2 P a 及较小气流量 5 sccm～ 10 sccm 下稳定运行。2 设 计211工作原理霍尔等离子体源见图 1。1—阴极;2—阴极靴; 3—阳极靴; 4—永久磁场; 5—磁场图