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封闭漂移阳极层型线性离子源,英文名称为Closed Drift Anode Layer Type Linear Ion Souree,是一种由航天用阳极层推进器发展而来,装备于大型平板玻璃镀膜、大型装饰镀膜生产线上的大型离子源,主要应用在离子束在线清洗、镀前处理和离子辅助沉积等镀膜工艺中。近年来,由于封闭漂移阳极层型线性离子源具有低电压、低气压、高束流;无灯丝、无空心阴极、无栅极、可长时间稳定运行和生产;适应各种惰性气体和反应气体等优点而备受青睐。
国内封闭漂移阳极层型线性离子源的研制虽发展很快,但由于起步较晚和国外相比还有很大差距;另一方面,国内镀膜技术发展迅速,这种离子源的市场潜力巨大。为满足市场的需要,大连远东真空技术有限公司于2005年9月开始研制这种离子源。经过本文作者与该公司科技人员近一年的共同努力,成功研制出了封闭漂移阳极层型线性离子源。本文主要论述了该离子源从原理分析、设计与结构优化、三维模拟一直到性能检测的全过程。具体研究工作如下:
(1)探析封闭漂移阳极层型线性离子源的概况和发展;
(2)介绍封闭漂移阳极层型线性离子源的原理;
(3)重点研究封闭漂移阳极层型线性离子源的设计和结构优化,分别对离子源的放电室结构、外形尺寸、磁场、电场、通气系统、冷却系统进行设计,着重分析该离子源中永磁铁、内外磁极靴、磁轭、阳极的尺寸参数对磁场和电场的影响,从而优化离子源结构;
(4)利用 Maxwell软件对-设计后的离子源进行三维模拟,着重分析沿狭缝方向磁场和电场的均匀性情况、阳极上方磁场和电场的分布情况,以检验磁场和电场设计的合理性;
(5)对加工出来的封闭漂移阳极层型线性离子源进行性能检测,主要包括磁场检测和放电电流检测。其中电流检测是通过通入不同气体、调节电源电压、改变通气流量等方式,测量出对应的放电电流,并做出它们的关系曲线,找出放电规律。验证设计的合理性和模拟的正确性的同时,总结该离子源的最佳工作状态及其工作参数。