霍尔离子源

作者：发布时间：2023-06-22 10:42:54点击：413

霍尔离子源的工作原理: 阴极灯丝两端通电，发热后溢出电子。电子在电场作用下向阳极运动。磁钢是永久磁铁，沿中心向上发散形成锥形磁场。在阳极表面，磁力线与电场线近似垂直交叉。因因此，向阳极前进的电子，受洛仑磁力作用(霍尔源电势的起源)，遵循左手定则，会在电磁场中做螺旋运动，与工作气体(如氧气和氩气等)碰撞使其离化，在中心区域形成等离子团。

等离子体团的正离子在阳极和阴极电位差以及交叉电磁场所形成的霍尔电压的共同加速作用下，从离子源体内引出，形成高能离子。离子束在离子源出口处被阴极所发射的部分电子中和，形成等离子体，轰向薄膜。

依据上述工作原理可以解释以下几个现象:

1)霍尔源对离子的加速路径是多样的，因此出射离子具有较大的发射角度。

2)原本向阳极螺旋前进的电子，最终会轰击在中心部位俗称的猪鼻子上，沿金属导走，这是霍尔源引起污染的一个重要原因，污染的严重程度取决于猪鼻子的材质。

3)顶部的螺旋灯丝具有双重作用:一是提供加速电子，二是提供中和电子。没有被中和的电子是污染的一个重要诱因。也是沉积过程中薄膜表面温升的一个重要诱因。

霍尔离子源实物如图2-22所示，作为无栅离子源，有高离子束流、大角度、低离子束能量(100~120eV)特点，其离子能量发散，有较大的均匀区。适用于大尺寸镀膜机。

图2-22霍尔离子源实物