考夫曼离子源 PPT

Broad-Beam Industrial Ion Sources 工业用宽光束离子源Staff of Kaufman & Robinson, Inc. H.R. Kaufman 考夫曼博士Technical Note KRI-01介绍一束宽的离子束通常直径几厘米或更大。

光束直径也比德拜长度大得多，德拜长度是电场能穿透等离子体的典型距离。

如果一束宽光束要保持在接近地电位，它就必须被中和(参见Tech. Note KRI-02)。

为了中和，在离子束的每一体积中必须有大约相等数量的电子和带正电的离子。

对于绝缘的目标，电子和closed-drift离子到达的数量必须相等。

目标可以是溅射靶材，也可以是衬底。

宽离子束中的离子能不超过2000ev。

(单电荷离子通过2000伏特的电势差“跌落”获得2000 eV的能量。

)为了使损伤最小化，能量通常为1000 eV或更少。

这里不考虑高能注入型的应用。

只考虑防止加工表面损伤从而下降离子能量。

宽束离子束有两大类:栅格型和无栅格型。

栅格离子源栅格离子源的示意图如图1所示，其中描述了直流放电。

离子是由圆形或长方形放电室中的放电产生的。

可以使用几种类型的电子发射阴极。

如图1所示热灯丝类型。

离子也可以通过射频放电产生，而射频放电不需要电子发射阴极。

通过束流电源，放电室保持在正电位。

离子通过屏极上的小孔和加速器栅格被加速，这些栅格一起被称为离子光学。

可以使用不同的网格结构。

最常见的是双栅极光学。

直流放电时，屏栅极接近阴极电位。

通过RF放电，屏栅极与束流电源的正端形成回路。

正离子从正极放电室通过离子光学加速到达近地电位的目标。

加速器栅格相对周围的真空室是负电位，以防止电子从中和器通过离子光学倒退。

假设一个单电荷离子，在使用这类离子源时，离子获得的能量(单位为eV电子伏特)等于束流阳极电压，单位为V。

图一：有栅极离子源原理图栅极离子源的工作压力在0.5毫托或以下。

离子束的输出取决于离子光学设计。

二、离子束加工装置
(一) 考夫曼型离子源
用阴极发射电子撞击氩气使其电离成等离子
(二) 双等离子体型离子源
用直流电弧放电将氩、氪、氙等惰性气体等离子体 化
图6-9 考夫曼型离子源 1-真空抽气口 2-灯丝 3-惰性气体注入口 4-电磁线圈 5-离子束流 6-工件 7-阴极 8引出电极 9-阳极 10-电离室
B、C、Al、Ar、Cr、F e、Ni、Zn、Ga、Mo、 In、Eu、Ce、Ta、Ir
耐磨损
B、C、Ne、N、S、Ar、 20～100 Co、Cu、Kr、Mo、Ag、 In、Sn、Pb Ar、S、Kr、Mo、Ag、 20～100 In、Sn、Pb
＞1
改变摩擦因数
＞1
本章完
离子束加工的特点
1) 由于离子束可以通过电子光学系统进行聚焦扫描， 离子束轰击材料是逐层去除原子，离子束流密度及离 子能量可以精确控制，所以离子刻蚀可以达到纳米 (0.001µm)级的加工精度。 2) 由于离子束加工是在高真空中进行，所以污染少， 特别适用于对易氧化的金属、合金材料和高纯度半导 体材料的加工。 3) 离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的。 4) 离子束加工设备费用贵，成本高，加工效率低，因 此应用范围受到一定限制。
可实现对材料的“毫微米级”或“原子级”加 工。
离子束加工的分类
1) 离子刻蚀 是用能量为0.5～5keV的氩离子倾斜轰击工件，将工件表面的原 子逐个剥离。 2) 离子溅射沉积 也是采用能量为0.5～5keV的氩离子，倾斜轰击某种材料制成的 靶，离子将靶材原子击出，垂直沉积在靶材附近的工件上，使 工件表面镀上一层薄膜。 3) 离子镀 也称离子溅射辅助沉积，是用0.5～5keV的氩离子，不同的是在 镀膜时，离子束同时轰击靶材和工件表面。 4) 离子注入 是采用5～500keV较高能量的离子束，直接垂直轰击被加工材料， 由于离子能量相当大，离子就钻进被加工材料的表面层

电子发射性能较好的难熔金 属W或Ta构成,发射的原初电子密度由灯 丝的温度(即阴极电流)控制。热阴极在阳 极电场作用下发射电子,由于阳极前有磁 力线横过,阴极发射的绝大部分原初电子 不能直接打到阳极,只有沿着磁力线可直 达阳极的小部分原初电子和大量的低能 、回旋半径较大的麦氏电子才能被阳极 吸收。原初电子被限制在阴极平面、与 阳极直接相交的磁力线和屏栅围成的边
考夫曼离子源放电效率的提高
• 考夫曼离子源一般采用低磁场的轴向发 散场及多磁极场。在发散场中电子沿发 散的轴向磁力线作螺旋运动并来回振荡 。在多极磁场中沿着放电室四壁布置了 软铁片制成的磁极靴，将磁钢夹在磁极 之间，并使相邻的磁钢极性相反。于是 ，在放电室四壁构成了电子磁障，高速 电子受到磁障的反射将不能到达阳极， 从而延长了高速电子的自由程，提高了 放电效率。
基本结构示意图
工作原理
• 从阴极(普通为直热式灯丝，也可采用带有 氧化物发射体作为插入件的空心阴极)发射 出来的电子，经过阴极鞘层被加速获得相应 于等离子体与阴极之间电位差的能量。等离 子体的电位接近于阳极电位，只高几伏。这 类高速电子与从进气口均匀进入放电室的气 体原子相碰撞形成等离子体。形成的离子少 部份被离子光学系统拔出形成离子束，大部 分离子则要和壁面复合。碰撞后形成的慢电 子则作为等离子体电子存在。 为了构成放 电通路，该类慢电子必须通过扩散到达阳极
考夫曼离子源
• 基本结构 • 工作原理 • 性能特点 • 应用实例
目录
基本结构
• Kaufman 离子源是最早出现、最基本的 离子源,原理结构如图1所示,阴极 (Cathode)、阳极(Anode)、栅极(Grids)、 放电室圆筒构成气体放电室(Discharge Chamber),栅极构成离子光学系统。放电 室筒外设置磁铁,通过磁路使磁力线穿过 放电室,磁力线从阳极向栅极方向发散并 布满栅极,栅极极靴收集磁力线回到磁铁 。

北京安恩科技K-17考夫曼离子源维护指南1 中和灯丝当离子源使用一定时间后，中和灯丝会越烧越细(中和灯丝电流变小)，最终中和灯丝烧断。

中和电极螺母中和灯丝总长240mm左右（含两端固定部分）的Φ0.4mm或0.5mm 的钨丝(灯丝规格根据电源型号而定)，直接安装在中和电极杆上，旋紧M4滚花螺母即可。

请使用厂家标明规格的钨丝，否则离子源可能无法正常工作。

更换中和灯丝时，尽量避免灯丝断后掉入栅网的孔内，方法1：使用盖子放置在栅网上方，遮挡中和灯丝碎片进入栅网孔内，以免引起栅网间异常放电。

方法2：将外筒从离子源上移开后再更换中和灯丝。

2 栅网清洗离子源经一段时间使用后，栅网表面会被污染，污染可能来自蒸发膜料的沉积，也可能来自离子束下游溅射基板带来的污染，通常绝缘沉积物会使栅网表面绝缘，因而引起栅网间异常放电出现。

而导电材料的污染，有可能使栅网绝缘片或绝缘子被污染后，引起栅网间绝缘下降或短路。

栅网是考夫曼离子源的核心部件，请定期进行维护，保证离子源正常工作, 正确、及时的保养可以延长栅网的使用寿命。

正常使用情况下，栅网可使用数年之久。

2.1栅网分解将K-17离子源外筒拆下，如图2所示将两个栅网固定螺母松下来，然后可以将栅网组件整体拆下来。

图2 K-17考夫曼离子源栅网架固定螺母如图2所示，将栅架M4固定螺母松开，把栅网组件从源头上取出。

如图3所示为K-17离子源栅网组件，它由加速栅架、屏栅架、加速栅、屏栅、固定绝缘子、栅网绝缘片及固定螺钉、螺母组成。

图3 K-17考夫曼离子源栅网组件图4 K-17考夫曼离子源加速栅架固定M5×10螺钉如图3、4所示，将加速栅架M8×10固定螺钉松开（请选用M5×8-10M5×10螺钉 M5×10螺钉 M5×10专用固定螺钉加速栅架栅网的螺钉，过长的螺钉将导致栅间短路），然后松开M3×16的加速栅连接固定螺钉，如图5所示。

它的基本组成是处在 轴向磁场中的一个管形空 心阳极及一对阴极。两阴 极同轴放置在阳极两端， 其中一个为主要电子源称 为阴极，另一个与它构成 轴向静电电子阱称为反阴 极。
2021/3/10
17
• 阴极发射的电子受磁场 约束并在静电阱中振荡， 发生碰撞电离形成高密 度等离子体。
2021/3/10
18
• 它可以从阳极侧边开孔或反阴极中心开孔 在吸极电场作用下引出离子，分别称为径 向或轴向引出离子源。阴极引出离子密度 高，阳极引出高电荷态离子比例高。
• 利用偏轴引出技术，从双等离子体源可引出负离子束。该源优 点是结构紧凑通用性好，束流强而品质好；缺点是灯丝寿命常 受限制。
2021/3/10
15
2021/3/10
16
5，潘宁离子源
penning ion source
又 名 PIG 离 子 源 ， 因 与 F.M.Penning发明和Philips 公司制造电离规Ionization Gauge 相 关 的 首 字 母 缩 写 词PIG而得名。
线圈地电位，位置可调，可 优化场形
三电极 引出系 统，简 单
不同材料内 衬，增加质 子比
2021/3/10
真空隔离 高压，方 便调整。
5
2021/3/10
6
2021/3/10
7
2021/3/10
8
离子源实验台架
2021/3/10
9
微波系统及标准型离子源
2021/3/10
10
励磁线圈
2021/3/10
微波离子源是简单的螺旋管磁镜场。当磁场强度略高于共振值，结 合高气压条件（>1Pa）实现不完全共振加热，可以更有效吸收微波能量， 从而达到1013／cm3的电子密度，引出很强离子流。这时微波窗的位置和 结构是影响离子源性能和寿命的关健问题。

高频离子源
特点：RF离子源最大优点是结构简单、无灯丝，因 而寿命长和等离子体中杂质元素少。它适用包括氧 的所有气体，在加速器和半导体工业中广泛应用。 它利用栅网引出结构可制成大面积（如10cm）大 束流（如300mA）适用于离子推进器和中性束注入 器。此外，已经发展新型RF会切场离子源，可引出 H- 离子束（~40mA）和金属Cu+离子。
潘宁离子源
潘宁离子源，又称 PIG离子源，它的基本组 成是处在轴向磁场中的一 个管形空心阳极及一对阴 极。两阴极同轴放置在阳 极两端，其中一个为主要 电子源称为阴极，另一个 与它构成轴向静电电子阱 称为反阴极。阴极发射的 电子受磁场约束并在静电 阱中振荡，发生碰撞电离 形成高密度等离子体。
潘宁离子源
微纳加工中的离子源
目录
1 2 3 等离子体 离子束加工 离子源
等离子体
概念：等离子体(plasma)又叫做电浆，是由部分电子被剥 夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子 化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体 ，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。
特点：等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设 计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。等离子体物 理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、 地球物理等科学的进一步发展提供了新的技术和工艺。
霍尔离子源
霍尔离子源工作原理图
阴极发射电子，既 充当阴极，轰击原子， 离化原子形成放电等离 子体；又充当中和电子 ，强迫中和经电场及磁 场加速的离子束。该离 子源有两种加速离子的 机理。一方面,离子在 电场作用下向轴中心加 速,另一方面，在电场 与磁场相互垂直的阳极 端部，放电等离子体会 形成霍尔电流，霍尔电 流是周向环流，霍尔电 流与径向磁场作用，会 形成磁场的霍尔加速。

离子束技术及其应用合肥研飞电器科技有限公司一．离子束技术简介1．离子源构成及原理如图1所示，在一个真空腔体中,用气体放电产生一团等离子体，再用多孔（缝）引出电极将等离子体中的离子引出并加速形成离子束。

图1 离子源构成原理示意图。

图2 单孔引出电极构成原理示意图。

2．离子束的品质因素引出电极的单孔构成原理如图2所示，它决定了离子束的品质因数，即导流系数（设计最佳化）、能耗、运行气压和气体效率。

其中导流系数由下式决定：202302max 294⎪⎭⎫ ⎝⎛==d D M eZ V D J P c πεπ (A/V 3/2)3．离子源的分类主要按等离子体产生的方法来分：● 有极放电，主要包括：考夫曼、潘宁、佛里曼(Freeman)、双压缩、双潘宁、射频容性耦合离子源；● 无极放电，主要包括：微波ECR 、射频感性耦合（ICP ）离子源； ● 其它离子源，例如：束—等离子体离子源。

二． 离子束辅助沉积薄膜技术1．离子束辅助的重要性A ．新的挑战:随着有机光学元件基片材料的采用和光纤通信工业应用中提出了更高的技术要求，以及提供相应的多层光学涂层薄膜，越来越需要发展新工艺。

B ．蒸发镀的局限性:虽然蒸发镀是光学涂层的主要制备方法，但它不能满足更高的致密性要求、改善机械性能和产品的快速生产等方面的要求。

2．离子辅助沉积众所周知，引入离子辅助沉积，在一定程度上能够改善热蒸发沉积薄膜的持久性和稳定性方面的性能。

这种工艺的功能已经在材料等许多领域被证明，当然它不一定能满足一些涂层应用的特殊要求。

市场上可以买到的离子源仅能提供低的离子流和窄的束径，限制了可应用的基片面积。

3．该应用离子束的特点：离子能量低（100eV －1000eV ）；大流强（数mA/cm 2）；要求流强受离子能量影响小；高真空（～10 -5乇）；离化率、电效率、气体效率高；杂质量低；寿命长（抗氧化）、操作容易、维护方便。

4．新型ICP 离子源的研制A.前 言● 离子源广泛应用于材料改性、刻蚀和薄膜沉积领域；● 射频感应耦合等离子体（RF ICP）源结构简单、能产生高密度的纯净等离图4 离子辅助电子束蒸发镀 膜装置示意图子体、使用寿命长、以及性能价格比好（见图5和图6）。

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 COATINGDawei 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。

陈智顺 2018-8-23
CONTENT
技术起源
原理及分类
工作原理：
工作气体或反应气体由阳极底部进入放电区内参与放电，放电区内由磁铁产生如图所示的锥形磁场，在放电区的上部安装有补偿或中和阴极。

根据工作要求该型号离子源的工作气体为氩气，反应气体可以使用氮气、氧气或碳氢等多种气体。

放电区上部阴极灯丝加热后产生热电子，当离子源的阳极施以正电位+UA时，电子在电场作用下向阳极运动，由于磁场的存在，电子绕磁力线以螺旋轨道前进，与工作气体或反应气体的原子发生碰撞使其离化。

离子在霍尔电场的作用下被加速获得相应的能量，与灯丝热阴极发射的部分热电子形成近等离子体，由等离子体源发射出来与基片发生作用达到清洗和辅助镀膜的目的。

•使用钨丝作为中和阴极
•结构简单、工作可靠
•维护简单，运行成本低廉
•工作时钨丝挥发
•存在微量污染
•钨丝寿命小于50小时
•离子能量约为阳极电压的65%~70% ev
•离子源用途：
用于真空镀膜过程中基底离子轰击清洁及沉积过程中离子轰击能量输送。

广泛应用于：增透膜、眼镜镀膜、光纤光学、高反镜、热/冷反光镜、低漂移滤波器、带通滤波器、在线清洗、类金刚石沉积等；•作用
能够改善薄膜的生长、优化薄膜结构，增加镀膜的一致性和重复性，低温高速率镀膜，清除工件表面水和碳氢化合物，增加薄膜密度，降低内应力低，清除结合力弱的分子，反应气体活度增加，薄膜成分易于控制；。

青
x射线
050
紫外线 红外线
绿
10-7 10-6 0.57
0.60
黄
微波
0.63
橙
红
无线电波
104 0.76
电磁波波谱图
可见光波谱图
原子的发光
原子的激发、跃迁 基态时原子可长时间存在，激发
态时原子停留时间很短。 有些原子在某些能级上停留时间
较长，这些能级称为亚稳态能级 亚稳态能级的存在是形成激光的
3 激光加工的原理和特点
激光加工的原理
经过透镜聚焦后,在焦点上达到很高的能量密度， 光能转化为热能，靠光热效应来加工的。
激光加工的特点
1)聚焦后，激光的功率密度很高，光能转化为 热能，几乎可以熔化任何材料。
2）激光光斑大小可以达到微米级，输出功率可 调，可以用于精密微细加工。
3）工具是激光束，无损耗，无接触，无明显的 机械力。加工速度快、热影响区小，容易实 现自动化
2 激光的特性
激光具有光的共性（反射、折射、绕射及干涉 等等）
普通光源的发光是自发辐射，基本上是无秩序 的、相互独立地产生光发射。发出的光波的方 向、相位和偏振状态都不同。
激光是受激辐射，有组织、相互关联地产生发 射，发出的光波具有相同的频率、方向、偏振 状态和严格的相位。所以激光具有强度高、单 色性好、相干性好和方向性好。
4、离子注入： 5-500KeV离子束 垂直轰击工件，离子注 入表层，改变表层性质。
考夫曼型离子源
1—真空抽气口 2—灯丝 3—惰性气体注入口 4—电磁线圈 5—离子束流
6—工件 7—阴极 8—引出电极 9—阳极 10— 电离室
2、离子束加工应用
1）刻蚀加工； 2）镀膜加工； 3）离子注入加工。

1. 引言在科学领域，考夫曼离子源等离子体模拟与结构改进是一个备受关注的研究领域。

这一主题涉及到离子源的模拟、等离子体的研究以及结构改进的方法和技术。

本文将从模拟与研究的角度，深入探讨这一主题，为读者带来更深入的理解。

2. 考夫曼离子源的模拟让我们深入了解考夫曼离子源的模拟。

考夫曼离子源是一种常用的离子源，用于产生高纯度的离子束，广泛应用于材料研究、半导体加工等领域。

模拟考夫曼离子源的工作过程可以帮助我们更好地理解其运行原理，并为其结构改进提供参考。

在进行模拟时，我们需要考虑离子源的工作环境、离子束的特性、离子源内部的物理过程等因素。

通过建立数学模型，我们可以模拟离子源内部的电场分布、离子输运过程等。

我们还需要考虑离子源的材料选择、结构设计等因素对模拟结果的影响。

在模拟过程中，我们可以借助计算机辅助工具，如有限元分析软件，来进行数值计算和模拟仿真，以获得更准确的模拟结果。

3. 等离子体模拟接下来，让我们转向对等离子体的模拟研究。

等离子体是物质的第四态，广泛存在于自然界和人工环境中。

在太阳、恒星等天体中，等离子体扮演着重要的角色；在聚变能研究、等离子体医学应用等领域，等离子体也具有重要的应用价值。

对等离子体的模拟研究具有重要意义。

在进行等离子体模拟时，我们需要考虑等离子体的物理特性、热力学性质、运动规律等因素。

通过建立磁流体力学模型、粒子模拟模型等，我们可以模拟等离子体在外场作用下的行为和性质。

我们还需考虑等离子体的不稳定性、湍流输运等复杂现象对模拟结果的影响。

在模拟过程中，我们可以借助高性能计算评台，进行大规模并行计算，以获得更精确的模拟结果。

4. 结构改进的方法与技术在考夫曼离子源等离子体模拟的基础上，我们可以进一步探讨结构改进的方法与技术。

结构改进旨在提高离子源的性能和稳定性，从而满足不同应用场景的需求。

常见的结构改进方法包括优化设计、新材料的应用、工艺改进等。

优化设计是一种常用的结构改进方法，通过对离子源的结构参数进行优化，可以提高其性能和效率。

进行电子束热处理；使材料局部熔化就可以进行电子
束焊接；提高电子束能量密度，使材料熔化和汽化， 就可进行打孔、切割等加工；利用较低能量密度的电
子束轰击高分子材料时产生化学变化的原理，即可进
行电子束光刻加工。
3
第六章 电子束和离子束加工
（二）电子束加工特点 (1) 可进行微细加工。
(2) 非接触式加工。
电子束加工装置的控制系统包括束流聚焦控制、束流 位置控制、束流强度控制以及工作台位移控制等。
工作台位移控制是为了在加工过程中控制工作台的位 置。
7
第六章 电子束和离子束加工
三.电子束加工的应用
（一）高速打孔 电子束打孔已在生产中实际应用，目前最小直径可达 0.003mm左右。例如喷气发动机套上的冷却孔，机翼上的孔， 不仅孔的密度可以连续变化，孔数达数百万个，而且有时还 可改变孔径。高速打孔可在工件运动中进行，例如在0.1mm 厚的不锈钢上加工直径为0.2mm的孔，速度为每秒3000孔。 在人造革、塑料上用电子束订大量微孔，可使其具有如真皮 革那样的透气性。现在生产上已出现了专用塑料打孔机，将 电子枪发射的片状电子束分成数百条小电子束同时打孔，其 速度可达每秒50 000孔，孔径120—40微米可调。
22
第六章 电子束和离子束加工
二、离子束加工装置
包括离子源、真空系统、控制系统和电源等部分。
离子源产生离子束流。形式多样，常有考夫曼型离子源 和双等离子管型离子源。
23
第六章 电子束和离子束加工
三、离子束加工的应用
（一）刻蚀加工
离子刻蚀是从工件上去除 材料，是一个撞击溅射 的过程。当离子束轰击 工件时，入射离子的动 量传递到工件表面的原 子，当传递能量超过了 原子间的键合力时，原

10-2 ~ 10-4 Torr ，加工室气压为 10-5 ~ 10-7 Torr。
(2) 离子源与加工室一体的，如射频型，气压为 10-2 Torr。
工作原理（以射频型为例）
射频发生器
Vb
C
Va
接地电极（阳极） 等离子体区（亮区） 电位降区（暗区）
浮空电极（阴极）
典型工艺条件 射频频率：13.56 MHz
RF electrode
Wafers
Gas in Reaction chamber
Wafers
RF generator
Quartz boat
Vacuum pump
典型工艺条件 射频频率：13.56 MHz
射频功率：300 ~ 600 W
工作气体： O2（去胶） F 基（刻蚀 Si、Poly-Si、Si3N4 等） F 基 + H2（刻蚀 SiO2 等）
2 干法刻蚀基本分类
等离子体刻蚀（化学作用） 反应离子刻蚀（物理化学作用） 离子铣刻蚀（物理作用）
3等离子体刻蚀
一、等离子体刻蚀机理
在低温等离子体中 ，除了含有电子和离子外，还含有大量 处于 激发态的游离基 和 化学性质活泼的中性原子团。正是利用 游离基和中性原子团与被刻蚀材料之间的化学反应 ，来达到刻 蚀的目的 。对硅基材料的基本刻蚀原理 是用 “ 硅--卤 ” 键代 替 “ 硅--硅 ” 键 ，从而产生挥发性的硅卤化合物。
0 ，这时靶原子
可获得最大能量，即 Emax E0 。所以为获得最好的溅射效果，
应选择入射离子使其质量尽可能接近靶原子。
2、要求入射离子对被刻蚀材料的影响尽量小 3、容易获得 例如，若要对 SiO2 进行溅射加工，根据要求 2 与要求 3 ， 入射离子应在较为容易获得的惰性气体离子 Ar+、Kr+ 和 Xe+ 中选择，又因 Si 原子和 O2 分子的原子量分别是 28 和 32，而 Ar+、Kr+ 和 Xe+的原子量分别是 40、84 和 131，所以采用 Ar+ 离子的效果是最好的。

考夫曼离子源与射频离子源-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述离子源是物质分析领域中常用的一种实验设备，用于将固体、液体或气体样品中的分子或原子转化为带电离子。

离子源是质谱仪等分析仪器的关键组成部分，其主要功能是将分析样品中的分子或原子离子化，并将其加速、聚焦和分离，以便进一步进行质谱分析。

考夫曼离子源和射频离子源是两种常见的离子源类型。

考夫曼离子源是一种比较传统的离子源，其工作原理基于考夫曼电场。

通过在离子源中创建一个较强的静电场和磁场，考夫曼离子源可以将样品中的分子或原子离子化，并对其进行加速和分离。

射频离子源则利用高频电场来离子化样品，并通过变化的电场和磁场来聚焦和分离离子束。

相对于考夫曼离子源，射频离子源具有更高的离子产量和更好的分辨率。

本文将重点介绍考夫曼离子源和射频离子源的原理和工作原理，并探讨它们在不同应用领域中的优势和适用性。

通过对这两种离子源的特点进行比较和分析，我们将得出结论，总结它们的优点和局限性。

并展望未来的研究方向和应用前景，以期为离子源的改进和发展提供一定的参考。

1.2文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构本文将分为三个主要部分，分别是引言、正文和结论。

在引言部分，我们首先通过概述的方式介绍了考夫曼离子源和射频离子源的背景和重要性。

然后，我们对整篇文章的结构进行了明确的说明，帮助读者更好地理解文章的整体逻辑。

最后，我们明确了本文的目的，以便读者可以清楚地知道作者想要传达的信息。

接下来，正文部分将分为两个小节，分别介绍了考夫曼离子源和射频离子源的原理和工作原理、应用领域和优势。

在每个小节中，我们将详细解释其原理和工作原理，以帮助读者更好地理解它们的工作机制。

同时，我们还将列举它们在各个应用领域中的具体应用案例，并分析其优势和局限性，以便读者可以更好地了解它们的实际应用价值。

最后，结论部分将对考夫曼离子源和射频离子源的特点进行总结，并展望了未来的研究方向和应用前景。

n=1.39 O2 100ev 0.2mA/cm2 吸收小于0.1%
n=1.38
26
• 上海欧菲尔光电技术有限公司的离子源 特点: 重复性好 高稳定性 易于清洁 适合大规模生产
27
MARKII
离子源 电源
MARK II HCES/水冷
MARK II 20A
典型系统 F600-1200,
尺寸
1500L/S
13
• TiO2 PVD 基板温度 300度 n=2.2@550 柱状结构 IAD 基板不加温 V=150V,I=0.92A n=2.45@550 立方结构
• TiO2应力 张应力
14
• SiO2 PVD 多孔 易吸潮,引起光谱漂移 n=1.45 IAD n=1.46 压应力 与TiO2匹配
与离子能量有关,可以调节膜层的吸收、机 械稳定性、改善膜层的应力。
12
离子源对氧化物采用O2为工作气体，可以 充分氧化，减少在短波的吸收，降低充 氧量
氧化物在550nm的折射率情况: TiO2 2.40 Nb2O5 2.32 Ta2O5 2.16 ZrO2 2.16 HfO2 1.98 Y2O3 1.98 CeO2 2.35 ITO 2.0 SiO2 1.46 Al2O3 1.67
霍尔离子源原理及应用
1
离子源工作原理
• 离子源的种类 按离子能量分为： 高能 200ev以上的 如APS、RF、考夫 曼离子源； 低能 200ev以下的霍尔离子源 按类型分： 考夫曼型和霍尔型
2
• 离子源的工作原理 在真空环境下，利用发射的电子在电场 和磁场的相互作用下，使充入真空室的 气体产生离化，在电场和磁场的作用下 发射离子。
20
• CeO2 PVD 基片温度350度,克服非均匀/无重复性