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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。% `" x Y# q# {+ m8 A
/ {, P' q+ U. N! D( Q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。2 X+ g* U( A4 n( Y/ M( \
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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
5 A6 }% E* V% b% \6 [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。! e) |/ Q- _7 }
3 D: k. x: [ C+ F! W0 Y. _! {' g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。
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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。8 X3 C# m! q9 U( l1 ~1 O
7 t7 @- L6 ]4 G. J Q6 p+ d8 A% z离子源种类较多。主要有:: G: ?1 J" D, h$ v
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kaufman离子源
% `/ e0 G( O# D- e+ M* e# u6 H( H7 b射频离子源
8 C+ [- Q4 f T: `$ X霍尔离子源
" _$ y B5 s' P7 c& P& W4 W+ X& ~冷阴极离子源
8 I! k; ^; y' K: ~电子回旋离子源
. C% D2 Z2 |7 H" t阳极层离子源
2 q4 p1 N; a. M8 q A感应耦合离子源
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可能还有很多其它类型离子源未被提到。5 [. t4 Z8 x7 X5 b
# g" k% d \4 E6 ~5 [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。% Z4 J# F/ t) M3 L
% ?5 J6 \1 J/ l$ I. r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。: ~% F3 C: ]* t( J/ C$ U
5 q# d8 h7 [9 _. `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。
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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。
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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：( ^. T; D/ b m
0 \, u# W/ K' {5 p$ u1简单耐用。5 p0 x+ r/ l8 M8 w3 t
2离子电流与气体流量几乎成比例，可获得较大离子电流。3 z2 n6 V6 Z; B2 Y/ K
3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。. @) G6 K( p9 _/ I
+ x" u0 S X8 J) Z% b% k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。 N: s6 C- F! t
- f0 D s+ [6 M6 a' J" s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。: Q$ a' ], D8 S! r
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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。
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5 N, J& K& E# Y7 a. {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。5 Z3 \* ?' h. d" g& e! P
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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。
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8 p% S6 |& p B1 U3 J7 f9 Q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。
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" B9 U' }: J, [9 j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。. P* h3 L* o3 E+ I
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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。 |
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发表于 2007-10-13 11:09:31
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