|
|
发送离子源资料并在线讨论答疑。欢迎讨论离子源的技术问题。有问题请联系：nanovac@gmail.com。我会尽量回答提出的问题。回答不出来或错了，也有这个论坛其他大侠指正。( w! s5 t8 ?" ^. e1 e0 J7 K
4 {" o8 r: a! `# m$ h( [8 @
下面一段是我一两年前在中国真空网（www.chinesevacuum.com）原创的。但是被镀膜行业其它朋友转来转去。现在又拿回来，算是借花献佛。) Z. y0 E. [1 a7 @* R4 G. F
+ _* y& f! k w: F
离子源在我国应用得越来越多。但相对真空镀膜用户还是比较陌生。比如有什么不同种类？各种离子源又有何特点。那些真空镀膜工艺非离子源不可；那些镀膜工艺只是锦上添花；而那些镀膜场合离子源只是点缀。等等。希望各位大侠和前辈参加讨论
) F) X+ O3 V5 T- E8 _# V1 r据说离子源起源于星球大战的美苏竞争。理论计算表明离子源作空间推进器能量密度大于常规液氢推进器。美国的研究以美国宇航局的Kaufman教授的栅格式离子源（现在这类离子源仍叫Kaufman离子源）为主，而苏联则以终端霍尔离子源为主。据说苏联技术优先一些。总共有几百台离子源在实验室或空间做过实验或试飞行，直到去年欧洲宇航局还在实验离子源推进器。8 L# C3 r1 k9 s9 J
1 Z; `* g" h3 X- l$ r9 q( K; Z
在离子源推进器实验中，人们发现有推进器材料从离子源飞出，这就开始了离子源在材料，特别是材料表面改性的应用。
- k" J# }" m, E! ?' t- I$ o& L, P8 [# m* q. ]6 F
离子源的另一个重要应用是高能物理。具体就是离子加速器。简单地说就是用一台离子源产生某种材料的离子，这个离子就在磁性环路上加速，从而轰击一个靶，产生新的物质或揭示新的物理规律。
' Y- G/ j' n: e8 P- m9 O5 z( G& h! p: F) f, ~; e' g7 d+ K
离子源种类较多。主要有:7 i* w) R' z ?, T
: b! _, y4 b( ^5 Q% @0 e3 s4 R: o8 ?kaufman离子源2 m5 h6 i g5 v
射频离子源
( u5 a# H1 b. K2 x5 ~. Q% F霍尔离子源. ], ^2 f( v# J4 x" j" k
冷阴极离子源' L) q) v0 t9 P% a* M
电子回旋离子源
O* A8 V: T' F Q+ ^阳极层离子源
1 y: R/ j. `2 n0 o感应耦合离子源
- I9 K4 |, s! ~9 O1 I9 w4 B9 X E- f2 A
可能还有很多其它类型离子源未被提到。% `- k7 j* _ g
/ B: {6 z$ n: i% a离子源类型虽多，目的却无非在线清洗，改善被镀表面能量分布和调制增加反应气体能量。离子源可以大大改善膜与基体的结合强度，同时膜本身的硬度与耐磨耐蚀特性也会改善。% p( {+ A& ]: ? l+ i
: S g# b S, i+ s; }" ~. k若是镀工具耐磨层，一般厚度较大而对膜厚均匀性要求不高，可采用离子电流较大能级也较高的离子源，如霍尔离子源或阳极层离子源。9 @+ L2 U, a& X- P3 j
/ k4 ], A4 M4 a- K5 R! W6 e( E
阳极层离子源，与霍尔离子源原理近似。在一条环形（长方形或圆形）窄缝中施加强磁场，在阳极作用下使工作气体离子化并在射向工件。阳极层离子源可以做得很大很长，特别适合镀大工件，如建筑玻璃。阳极层离子源离子电流也较大。但其离子流较发散，且能级分布太宽。一般适用于大型工件，玻璃，磨损，装饰工件。但应用于高级光学镀膜并不太多。
- S# K* i; v' o( W1 [$ O+ ^2 \; T2 X+ g0 Q* v( D
考夫曼离子源是应用较早的离子源。属于栅格式离子源。首先由阴极在离子源内腔产生等离子体，让后由两层或三层阳极栅格将离子从等离子腔体中抽取出来。这种离子源产生的离子方向性强，离子能量带宽集中，可广泛应用于真空镀膜中。缺点是阴极（往往是钨丝）在反应气体中很快就烧掉了，另外就是离子流量有极限，对需要大离子流量的用户可能不适和。
+ j2 p" S9 z1 D3 w0 T+ D9 z5 q- F, Y/ u2 A4 n% X% ~
霍尔离子源是阳极在一个强轴向磁场的协作下将工艺气体等离子化。这个轴向磁场的强不平衡性将气体离子分离并形成离子束。由于轴向磁场的作用太强，霍尔离子源离子束需要补充电子以中和离子流。常见的中和源就是钨丝（阴极）。霍尔离子源的特点是：
5 E" J- o" |; I% E7 L8 S* S9 @' Q' H* E" G
1简单耐用。% l- x3 z! ~* }
2离子电流与气体流量几乎成比例，可获得较大离子电流。
" O: ~& V/ z: f# `$ D- T' c1 d$ w3钨丝一般横跨在出口，收离子束冲击很快会销蚀，尤其对反应气体，一般十几个小时就需更换。并且钨丝还会有一定的污染。" T7 Y7 K5 ~5 C; A
9 Z4 ~ s1 u; n, ~
为解决钨丝的缺点。有采用较长寿中和器的，如一个小的空心阴极源。
% s9 i4 n% d9 \
9 t* O6 m l- p4 P- ?! \9 e霍尔离子源可以说是应用最广泛的离子源。高级的如Veece的Mark I 和 Mark II 离子源。适用的如国产的大部分离子源。
9 ~; }8 L. q7 K; p
: w0 e4 D( R2 D3 G+ s% S' d如果镀耐磨装饰膜，膜厚大，需要与机体结合力强，而均匀性要求不高。可用霍尔离子源。其离子电流大，且离子能级也高。如果是镀光学膜，则主要要求离子电流能级集中，离子电流均匀性好。故最好用Kaufman或RF离子源，有条件的可采用ECR（电子回旋）或ICP(感应耦合)离子源。另外，也要考虑到耗材，如用钨丝的霍尔源在反应气体中十来个小时就烧断了。而高级离子源如ICP离子源可在反应气体中连续工作几百小时。: s( a) y, b6 f3 L! Y4 m
$ @4 o1 V, R3 k* I, b镀灯具铝膜。因为是金属膜，当然是直流磁控溅射好。速度快。中频适合镀化合物膜。如果选离子源，霍尔离子源就够了。但要注意你的灯具大小。一般霍尔离子源是圆形，离子源覆盖的面积有限。你一定要用离子束将工件全部覆盖到。若普通霍尔离子源太小，可考虑用阳极层离子源。% z& ?2 e) `' m1 h5 n. r
" G' k7 c }8 T, h$ ~
莱宝APS1104光学镀膜机可以说是目前国内镀膜界的王牌。这个镀膜机主要是两台电子蒸发源何一台APS离子源组成。其APS离子源可以说是镀膜机的心脏，其结构十分独特。首先它是Kaufman型离子源，但其阴极不是常用的钨丝，而是昂贵的LaB6材料。另外其磁场不是由永久磁铁产生，而是由电磁线圈产生。
7 ]* r: p$ J' a/ a# D, Z: z$ |/ D5 u* u, J9 i9 P9 d
从参数来看，其磁场较弱，功率也不大，但其显著特点是在被镀工件上产生的温度低，其各项参数调得使成膜时热力学平衡好，成膜致密。可以说目前国内高档光学镀膜全*莱宝机，尽管其价格远远高于其他镀膜厂家。莱宝APS实在独特，它不用永久磁铁而用电磁铁（电磁铁多要一套真空电路系统）。结构看起来很“苯”。但事实上性能却特别好。莱宝APS镀膜机之所以走俏，APS离子源（或邓离子源）起了很大作用。
. f" R& s6 z1 ^
- S$ J- O+ T% u- k9 c1 ~0 D; B离子源难起辉的一个原因是磁场太弱激发不起等离子体。离子源的种类虽多，但基本上是先产生等离子体，然后从等离子体中抽出气体离子并加速成离子束，让后视需要注入电子中和离子流。
: N2 {% o' D1 S+ b6 F9 Y4 T% H
- k9 v" C( q/ X# ^: N, B现在国内离子源阴极一般都用钨丝，很简单方便。但需要定期更换。尤其是光学镀膜时用氧气，钨丝一般只能用10个小时左右。另外钨丝烧蚀会污染膜层。 |
|
窥视卡
雷达卡
发表于 2007-10-13 19:09:31
提升卡
置顶卡
沉默卡
喧嚣卡
变色卡
抢沙发
显身卡
楼主
