一种离子源的制作方法

1.本实用新型属于镀膜技术领域，具体涉及一种离子源。


背景技术：

2.随着电子消费产品需求大增，与之相关的光学镜头镀膜工艺，特别是离子源辅助沉积应用促使离子源产品应用达到新的高度。通过离子源辅助沉积，薄膜的致密性、稳定性和相关光学性能得到飞跃式提高。
3.目前行业内存在以下几种离子源：霍尔灯丝离子源、霍尔中空阴极离子源、aps源、考夫曼离子源、三栅网射频离子源、单栅网射频离子源。其中，考夫曼(三栅网或者两层栅网)、三栅网射频离子源和单栅网射频离子源都由放电室(一般是石英玻璃或者陶瓷)、充气孔、电离源、栅网等组成，通过充气孔进入放电室的气体被射频功率电离产生离子和电子，离子在经过屏极和加速极的网孔时，其覆盖范围(发射角度)就已经由屏极开孔、加速极开孔以及屏极和加速极距离共同决定确定。也就是说，一旦栅网的外形轮廓和开孔大小及孔的疏密分布确定后，离子源产生的等离子体分布也固定了。如果要调整等离子体的分布，则需要调整栅网的外形轮廓/开孔大小及疏密分布，由于是多层栅网配合加工，且每种外形轮廓的栅网都要独立开模，加工成本高，周期长，不利于快速调整。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能够快速调整等离子体分布而无需加工多层栅网的离子源。
5.本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，一种离子源，包括本体、放电室和第一栅网，所述放电室设置于所述本体内，所述放电室包括离子发射端和进气端，所述第一栅网设置于所述放电室的所述离子发射端，还包括第二栅网，所述第二栅网上设有规律分布的开孔，所述第二栅网可拆卸设置于所述放电室内且位于所述第一栅网的靠近所述进气端的一侧。
6.本实用新型在放电室内设置第二栅网，通过第二栅网上规律分布的开孔改变气体密度，从而调节电离后产生的离子数量，无需加工与所需离子分布相应的多层栅网，只需单独加工和更换第二栅网即可实现。此情况下，单独加工第二栅网的加工成本低、周期短，并且实现了快速调整离子分布。
7.进一步地，本实用新型的一种离子源，还包括法兰和连接柱，所述法兰在所述离子发射端与所述本体连接，所述连接柱一端与所述法兰连接，所述连接柱另一端与所述第二栅网连接。
8.进一步地，本实用新型的一种离子源，所述连接柱的所述一端具有螺纹，所述法兰在与所述连接柱的对应位置具有通孔，以适于所述连接柱的所述一端穿过所述通孔并通过螺母与所述螺纹连接，使得所述连接柱的所述一端与所述法兰连接。
9.进一步地，本实用新型的一种离子源，所述法兰包括沿周向分布的第一延伸部，所
述第一延伸部径向向内延伸，所述通孔位于所述第一延伸部。
10.进一步地，本实用新型的一种离子源，所述连接柱的所述另一端具有螺纹，所述第二栅网在与所述连接柱的对应位置具有通孔，以适于所述连接柱的所述另一端穿过所述通孔并通过螺母与所述螺纹连接，使得所述连接柱的所述另一端与所述第二栅网连接。
11.进一步地，本实用新型的一种离子源，所述法兰包括沿周向分布的第二延伸部，所述第二延伸部径向向外延伸，所述第二延伸部上开设有通孔，以适于通过螺栓将所述法兰与所述本体连接。
12.进一步地，本实用新型的一种离子源，所述第二栅网由石英材料制成和/或所述连接柱由陶瓷材料制成。
13.进一步地，本实用新型的一种离子源，所述第二栅网表面沿径向划分为至少两个区域，每个所述区域的开孔孔径相同，不同所述区域的开孔孔径不同。
14.进一步地，本实用新型的一种离子源，所述至少两个区域包括中心区域和外围区域，所述中心区域基本上呈正六边形，所述外围区域基本上呈正六边形环。
15.进一步地，本实用新型的一种离子源，所述至少两个区域包括沿径向由内向外划分的第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域、第二区域和第三区域中的开孔孔径呈依次增大或减小。
16.本实用新型通过上述技术方案，可以实现如下效果：
17.通过设置第二栅网，仅需加工和更换单个第二栅网即可调整离子分布，加工成本低、周期短，实现了快速调整离子分布。
附图说明
18.图1为本实用新型离子源的断面示意图；
19.图2为本实用新型离子源的简化断面示意图；
20.图3为本实用新型第二栅网安装结构示意图；
21.图4为本实用新型第二栅网开孔分布示意图。
22.图中附图标记表示为：
23.10
‑
本体，20
‑
放电室，30
‑
第二栅网，31
‑
第一区域，32
‑
第二区域，33
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第三区域，40
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连接柱，50
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螺母，60
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第一栅网，70
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法兰，71
‑
第一延伸部，72
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第二延伸部，80
‑
电磁线圈，90
‑
阴极。
具体实施方式
24.下面将参考若干示例性实施方式来描述本实用新型的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本实用新型，而并非以任何方式限制本实用新型的范围。
25.如图1和2所示，本实用新型的离子源包括本体10，放电室20、电磁线圈80和阴极90设置在本体10内，放电室20由石英材料制成，放电室20的开口端为离子发射端，离子从设置在发射端的第一栅网发射至镀膜设备的真空室，放电室20具有进气端，进气端开设有进气孔，气体从进气孔进入放电室20。进气端中心还设置有阴极90，电磁线圈80围绕设置在放电室20外周，从阴极90发射的电子与气体中原子或分子发生碰撞，产生的离子沿磁力线方向
射向第一栅网。
26.本实用新型中，为了快速调整发射离子分布，在放电室20内可拆卸设置第二栅网30，第二栅网30位于第一栅网靠近进气端的一侧。如图3所示，通过安装结构将第二栅网30稳定设置在放电室20内。安装结构包括法兰70和连接柱40，法兰70基本上呈圆形，采用铝合金材料制备，包括沿周向分布的第一延伸部71，所述第一延伸部71径向向内延伸，以及沿周向分布的第二延伸部72，所述第二延伸部72径向向外延伸，在第一延伸部71和第二延伸部72上均开设有通孔。其中，第一延伸部71上的通孔用于与连接柱40连接，第二延伸部72上的通孔用于与本体10连接。
27.第二延伸部72搭接在本体10的离子发射端附近，通过螺栓穿过第二延伸部72上的通孔，将法兰70与本体10固定连接。连接柱40由陶瓷材料制成，其两端分别设置有螺纹，连接柱40的数量可以为多个，在本实施例中是三个连接柱40沿第二栅网30周向均匀分布。连接柱40的一端穿过第一延伸部71上开设的通孔，利用螺母50与螺纹旋拧连接，实现连接柱40吊装在法兰70上。第二栅网30靠近外周处开设有多个与连接柱40对应的通孔，连接柱40的另一端穿过通过，利用螺母50与螺纹旋拧连接，实现第二栅网30吊装在连接柱40上，从而实现第二栅网30与本体10的稳定吊装连接。
28.本实用新型中，第二栅网30可以采用石英材料制成，以使第二栅网30具有绝缘和耐高温特性。本实用新型中，连接柱40可以采用陶瓷材料制成，以使连接柱40具有绝缘和耐高温特性。
29.本实用新型中，第二栅网30上设有规律分布的开孔，第二栅网30将放电室20分隔为上下两个腔室，从进气端进入放电室20下腔室的气体通过第二栅网30的开孔流入上腔室。通过第二栅网30上开孔的孔径和孔位分布，可以改变进入上腔室的气体密度分布情况，进而改变从气体中被碰撞产生的离子数量的分布情况，最终调整从第一栅网60发射到真空室内的离子分布。
30.为实现上述目的，如图4所示，本实施例中，将第二栅网30设置为基本上呈圆形，本领域技术人员能够理解第二栅网30可以设置为任意形状，只要保证其外周轮廓与放电室20的内周轮廓基本上吻合即可。本实施例中，将第二栅网30表面划分为沿径向由内向外的第一区域31、第二区域32和第三区域33，其中第一区域31为实心的中心区域，本实施例中的第一区域31呈正六边形，第二区域32、第三区域33位环状的外围区域，本实施例中相应均为呈六边形环，主要是为了增加开孔数量，保持结构稳定，开孔数量越多，离子均匀性的调节范围越广。本领域技术人员能够理解，三个区域可以为圆形等其他几何形状。三个区域均布满开孔，其中第一区域31、第二区域32和第三区域33中的开孔孔径呈依次增大，使沿第二栅网30外周区域气体密度大，中心区域气体密度小，从而从离子源发射至真空室内的离子浓度呈外周大、中心小的分布，尤其保证了大尺寸工件全部镀膜面积的膜厚均匀。此外，为了适应不同的离子均匀性要求，三个区域开孔孔径也可以依次减小。
31.根据本实用新型，当根据不同工件镀膜需求，需要调整离子发射分布时，无需分别开模加工组成第一栅网60的例如屏栅和加速栅，只需单独加工具有适应开孔分布规律的第二栅网30，加工成本更低、周期更短，并且由于第二栅网30的安装结构中连接柱40、法兰70通过螺纹可实现快速装卸，因此更换第二栅网30的速度快、效率高，从而可实现快速调整发射离子分布的目的。
32.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。