考夫曼离子源

作者：发布时间：2023-06-27 10:53:35点击：1578

考夫曼离子源的工作原理如图2-23所示。一般由放电室、离子束引出栅以及中和灯丝三部分组成。

图2-23 考夫曼离子源工作原理

放电室内阴极由钨丝制成，阴极受热溢出电子。阳极与阴极之间有电场，电场会加速电子。与进入放电室中的工作气体发生碰撞，使其电离，形成等离子体。

屏栅上加正电压，屏蔽放电室内电子，使其不能从栅网跑出。其电压直接决定了拉出离子的能量。

加速栅加负电压，一是可以抑制中和电子以及二次电子回流至放电室;二是可以加速通过栅网的正离子。

在离子加速过程中，部分离子会撞击在加速栅网上，造成损耗。因此，最终拉出的有效离子束流，是屏栅上的离子流减去加速栅上的离子流。离子流经过中和灯丝附近的电子云，最终形成中性的等离子体，向薄膜轰出。依据上述工作原理，需要注意以下几个现象:

1)加速栅的负电压不能设置过小，否则会引起电子回流，使得离子束流变得很大，这是一种不正常的假象。

2)增大加速栅的负电压，可以在一定程度上加大离子束的发射角。

3)加速电流通常定义为打到加速栅的离子流，因此要尽可能小。

4)中和灯丝只提供中和电子，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。

考夫曼离子源实物图如图 2-24 所示，其特点为离子能量可精确控制，污染小，不受环境影响。

图 2-24 考夫曼离子源实物图.jpg