离子源装置及可活动射频扫描离子设备的制作方法

本申请涉及射频离子源技术领域，具体而言，本申请涉及一种离子源装置及可活动射频扫描离子设备。

背景技术：

离子源技术是一门用途广，类型多、涉及科学多、工艺技术性强、发展十分迅速的应用科学技术，目前在多个领域中得到运用。例如，由于具有更高的加工确定性，离子束抛光法被引入到光学加工领域中。离子束抛光法需要在真空条件下应用，溅射效应形成的材料去除速率相对较低，离子束抛光法更适合于光学加工中最后为达到更高精度或最终加工目标阶段的应用。对于尺寸很大的工件需要通过离子源移动来实现镜面的扫描处理,一般是利用一种可活动射频扫描离子设备。那就要求离子源本身能满足空间移动的要求。基于这个情况，过去只能使用直流驱动的离子源。而现有的离子束抛光工艺，一般离子源需要能无耗材连续工作(工作时间要100小时以上)，但是直流驱动的离子源一般连续工作时间只能有10小时左右。对于大镜片的情况，加工时间有时会超过几十小时。使得工艺本身受到很大的局限。

为此，开始更多使用，射频离子源，是一种通过射频电离产生等离子体，再通过栅网电场，使正离子加速产生离子束的一种离子源。通过射频电离气体，连续工作时间可以到达1000小时以上。没有耗材，使用时间长。但是射频离子源需要配合射频匹配网络使用，现有的射频匹配网络与射频离子源之间连线过多，结构复杂；且射频射频匹配网络与射频离子源之间位置相对固定，使得离子源只能固定安装，无法实现空间移动扫描，影响了其在离子束抛光中的使用效果。

技术实现要素：

本申请的目的旨在解决上述的技术缺陷之一，即现有的射频匹配网络与射频离子源之间连线过多，结构复杂的问题。

为了实现上述目的，本申请提供以下技术方案：

一种离子源装置，包括：射频匹配网络、射频离子源；其中，所述射频匹配网络为π型结构的匹配网络；

所述射频匹配网络的输入端连接射频源，所述射频匹配网络的输出端连接至所述射频离子源的射频线圈一端；

所述射频离子源的射频线圈另一端接地；

所述射频匹配网络通过输入端接入射频源，所述射频源通过输出端传输至射频离子源的射频线圈，所述射频线圈对通过气体管道进入电离室的气体进行电离产生离子，并通过屏极栅网的驱动产生离子束。

在一个实施例中，所述射频匹配网络与射频离子源为一体化设计，所述射频匹配网络与射频离子源串联内置于一体化外壳内；

其中，所述射频离子源的前端位于所述一体化外壳前部；连接电离室的所述气体管道延伸出到所述一体化外壳后部，所述屏极栅网的驱动电源输入口以及所述匹配网络的射频源输入口设于所述一体化外壳后部。

在一个实施例中，所述射频匹配网络包括电感l、电容cload和电容ctune，其中，所述电感l串联在传输线上，所述电容cload和电容ctune分别连接所述电感l两端和接地之间。

在一个实施例中，所述射频匹配网络的电容cload和电容ctune的接地端连接所述一体化外壳上，所述射频离子源的射频线圈的另一端连接所述一体化外壳上。

在一个实施例中，所述一体化外壳为密封设计。

上述离子源装置，射频匹配网络通过输入端接入射频源，输出端只有一根射频线路连接至射频离子源射频线圈一端，而射频离子源的射频线圈另一端接地。由此，简化了射频匹配网络的结构，便于移动使用。

另外，为了解决上述离子源只能固定安装，无法实现空间移动扫描的问题，本申请还提供了如下技术方案：

一种可活动射频扫描离子设备，包括：上述的离子源装置以及真空腔室；所述离子源装置以可活动方式置于真空腔室内，在真空腔室内进行自由运动扫描。

在一个实施例中，所述射频离子设备的一体化外壳后部设置有离子源安装口，所述真空腔室上设置有连接线安装口。

在一个实施例中，所述离子源安装口与所述连接线安装口上均安装有密封法兰口。

在一个实施例中，所述离子源安装口与所述连接线安装口之间通过无缝管连接。

在一个实施例中，所述无缝管为柔性波纹管。

上述可活动射频扫描离子设备，基于简化射频网络且一体化设计的离子源设备，具有结构简单，便于移动的特效，据此，将其安装在真空腔室内使用，便于加工尺寸大的工件，离子源可以方便移动来实现镜面的扫描处理，提升了射频扫描离子设备使用效果。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是离子源装置的结构示意图；

图2是离子源装置一体化设计结构示意图；

图3是可活动射频扫描离子设备结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

离子束抛光法更适合于光学加工中最后为达到更高精度或最终加工目标阶段的应用，在离子束抛光法中，只能在真空条件下应用。对于尺寸很大的工件，往往需要通过离子源移动来实现镜面的扫描处理。据此要求离子源满足空间移动的要求。而且对于大镜片的情况，加工时间有时会超过几十小时。使得工艺本身受到很大的局限。

而射频匹配网络与射频离子源之间连线过多，结构复杂，为了在光学加工中更好使用离子束抛光法，本申请提供一种离子源装置。

参考图1所示，本申请提供的离子源装置1，包括：射频匹配网络10、射频离子源20；其中，所述射频匹配网络10为π型结构的匹配网络。

所述射频匹配网络10的输入端连接射频源30，所述射频匹配网络10的输出端连接至所述射频离子源20的射频线圈210一端a；

所述射频离子源20的射频线圈210另一端b接地；

所述射频匹配网络10通过输入端接入射频源30，所述射频源30通过输出端传输至射频离子源20的射频线圈210，所述射频线圈210对通过气体管道250进入电离室230的气体进行电离产生离子，并通过屏极栅网240的驱动产生离子束。

参考图1中，射频匹配网络10采用π型结构的匹配网络，射频匹配网络10通过输入端接入射频源30，输出端只有一根射频线路(如图中加粗黑线)连接至射频离子源20射频线圈210一端，而射频离子源20的射频线圈210另一端(如图中加粗黑线)接地。由此，简化了射频匹配网络10的结构，便于移动使用。

在一个实施例中，射频匹配网络10包括电感l、电容cload和电容ctune，其中，电感l串联在传输线上，所述电容cload和电容ctune分别连接所述电感l两端和接地之间。

如图1中所示，采用π型结构的射频匹配网络10，减小了匹配网络部分的结构，使得匹配网络部件占用体积更小，从而可以便于在真空腔室2内使用。

下面结合实施例进一步阐述本申请的技术方案。基于前面实施例中方案，对射频匹配网络10进行了简化，可以便于离子源的小型化，为了便于应用，可以将射频匹配网络10与射频离子源20进行一体化设计。

参考图2所示，在一个实施例中，所述射频匹配网络10与射频离子源20为一体化设计，所述射频匹配网络10与射频离子源20串联内置于一体化外壳40内；

其中，所述射频离子源20的前端位于所述一体化外壳40前部；连接电离室230的所述气体管道250延伸出到所述一体化外壳40后部，所述屏极栅网240的驱动电源输入口以及所述匹配网络的射频源30输入口设于所述一体化外壳40后部。

在一实施例中，所述射频匹配网络10的电容cload和电容ctune的接地端连接所述一体化外壳40上，所述射频离子源20的射频线圈210的另一端连接所述一体化外壳40上。进一步的，所述一体化外壳40为密封设计。

如图2中所示，可以设计一圆柱形形状的离子源装置1，其中，射频匹配网络10与射频离子源20串联，共同内置于一体化外壳40内，连接电离室230的气体管道250一直延伸出到一体化外壳40后部；屏极栅网240的驱动电源输入口、匹配网络的射频源30输入口均设置在一体化外壳40后部。

下面阐述本申请的可活动射频扫描离子设备的实施例。为了解离子源只能固定安装，无法实现空间移动扫描的问题，本申请设计了一种可活动射频扫描离子设备，其技术方案如下：

参考图3所示，一种可活动射频扫描离子设备，包括：离子源装置1以及真空腔室2；所述离子源装置1以可活动方式置于真空腔室2内，在真空腔室2内进行自由运动扫描。

如上所述，基于简化射频网络且一体化设计的离子源设备，具有结构简单，便于移动的特效，据此，将其安装在真空腔室2内使用，便于加工尺寸大的工件，离子源可以方便移动来实现镜面的扫描处理，提升了射频扫描离子设备的使用效果。

在一个实施例中，参考图3，所述射频离子设备的一体化外壳40后部设置有离子源安装口101，所述真空腔室2上设置有连接线安装口201。进一步的，所述离子源安装口101与所述连接线安装口201上均安装有密封法兰口。优选的，所述离子源安装口101与所述连接线安装口201之间可以通过无缝管50连接。其中，所述无缝管50可以采用柔性波纹管。

上述方案中，离子源装置1的安装口直接安装在一体化外壳40的底部，真空腔室2上预留一个连接密封法兰口，真空腔室2和离子源装置1通过柔性波纹管连接。从而可以简化安装难度，使得真空室内无多余电线，便于移动使用。

综合上述各实施例的方案，通过设计新型的射频离子源20装置，使用π型结构的匹配网络，大大简化了射频匹配网络10的结构，减小了射频匹配网络10的部件尺寸。同时，基于小尺寸的视频匹配网络结合射频离子源20进行一体化设计成离子源装置1，该离子源装置1作为一个整体安装到真空腔室2里面进行使用，实现离子源空间自由运动功能，极大提升了设备使用效果。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。