大束斑强流金属离子源

介绍了新研制成的 MEVVA-Ⅱ和 MEVVA-ⅡA 离子源的结构特点和某些实验结果.新源采用大面积引出,引出直径60mm.该源脉冲工作,最大束流占空比为6%,已引出 Mg,Al,Ti,V,Cr,Fe,Ni,Cu,Zn,Y,Zr,Mo,Nb,Sn,W 和 Pb 等金属元素的离子,平均束流强度在10mA 以上,最大平均束流强度已超过20mA.MEVVA-ⅡA 源还采用了可推进的阴极结构,使阴极寿命大大提高,在引出平均束流10mA(Ti)条件下,已连续稳定运行16h.     

轴向场宽束离子源研究

我们研制了用于薄膜工艺的宽束离子源.该源能提供20～3000cV,束流强度最大达100mA 的宽离子束,可根据不同工艺要求,产生均匀束、会聚束及球状发散束等不同束形,并按不同的引出束能量,采用三栅、双栅或单栅引出系统.其最大气耗量为1.2Pa·m~3/s,放电室工作气压1.33×10~(-2)Pa(10~(-4)Torr 量级),可用 N_2、O_2、Ar 及 CH_4等工质工作.它已在离子束溅射镀膜、离子束直接淀积成膜及离子束辅助镀膜工艺得到了应用.证明其性能良好,稳定可靠.本文论述源的工作原理、结构、工作特性及多功能引出系统,并讨论了放电稳定性及薄膜工艺对离子源的要求.     

电感耦合式射频离子源放电与引出特性实验

为研究电感耦合式射频离子源性能受离子束流、功率强度、工质流量和栅间电压的影响,以束流直径11 cm射频离子源为对象,完成了射频离子源点火起弧关键物理参数的设计和选择,设计并搭建了电感耦合式射频离子源性能试验系统,通过试验研究了射频放电中离子束流、射频功率、工质流量、栅间电压之间的规律。结果表明:射频离子源试验系统设计合理,能够可靠稳定地工作,真空度低于1. 0×10~(-3)Pa的氩工质条件下离子束能量大范围独立可调,在100～1 500 eV范围引出80～460 mA的离子束流,当工质流量一定时,离子源离子束流随射频功率的增大以1 mA/W比率增加,射频功率一定时,离子源束流强度随工质流量增大,在20 sccm时,离子源束流强度至稳定值或者略微增加,合理控制离子源工作参数可以提高离子源工作性能和效率。     

空心阴极重离子源的研究

本文对一台空心阴极重离子源的放电参数、引出参数之间关系进行了理论分析及详细测量,从中找出离子源最佳的工作状态。文中得到的结论适用于等离子体离子源。调试结果,本离子源稳定地工作于引出总束流强度为0.5-1.0mA,归一化亮度≥2×10~9A/m~2·rad~2,等离子体密度为10~(11)～10~(12)cm~(-3),电子温度为5～10eV,能散度≤40eV。     

静电加速器用高频离子源的设计与调试

设计和调试了一台4MV静电加速器用高频离子源;研究了诸因素对离子源起弧的影响;测试并分析了束流与振荡器板压、离子源气压和引出电压的关系;在580V板压、8×10-4Pa气压1、.65kV引出电压和21kV聚焦电压的状态下,得到了束流为178μA的稳定离子束.     

MEVVA离子束技术的发展及应用

金属蒸汽真空弧放电能够产生高密度的金属等离子体.通过二或三电极引出系统,可以把金属等离子体中的金属离子引出,并加速成为载能的金属离子束,这是MEVVA离子源技术.将载能离子束用于离子注入,可以实现材料表面改性.经过MEVVA源离子注入处理的工具和零部件,改性效果显著,因此MEVVA离子源在离子注入材料表面改性技术中得到很好的应用.另一方面,利用弯曲磁场把等离子体导向到视线外的真空靶室中的同时,过滤掉真空弧产生的液滴(大颗粒),当工件加上适当的负偏压时,等离子体中的离子在工件表面沉积,可以得到高质量的、平整致密的薄膜,称为磁过滤等离子体沉积.是一种先进的薄膜制备的新技术.此外,将MEVVA离子注入与磁过滤等离子体沉积相结合的复合技术,可以首先用离子注入的方法改变基材表面的性能,再用磁过滤等离子体沉积的方法制备薄膜,可以极大的增强薄膜与基材的结合强度,得到性能极佳的薄膜.适用于基材与薄膜性能差别大,结合不易的情况(例如陶瓷、玻璃表面制备金属膜).本文简要介绍了MEVVA离子注入技术、磁过滤等离子体沉积技术和MEVVA复合技术的发展和应用状况.     

MEVVA源引出离子束流分布均匀性的初步研究

通过采用加会切磁场、增大离子源阴极与阳极距离并限制源等离子体发射角，从而使源阳极电位高于等离子体电位和采用改变源阳极结构──仅用阳极筒──从而改变弧放电路径这３种方法，对改善ＭＥＶＶＡ源引出离子束流密度分布的均匀性进行了初步的研究。第３种方法从根本上改变了ＭＥＶＶＡ源引出束分布的高斯分布特性，在合适的条件下可能得到更为均匀的束流密度分布。     

靶温对钛离子注入纯铝的影响

高注量(>3×10~(17)cm~(-2))钛离子注入铝时,靶样品的温度明显地改变钛原子的浓度分布。靶温度超过400℃时,析出相为金属间化合物Al_3Ti。用金属蒸汽真空弧(MEVVA)离子源注钛时,强束流(每脉冲2.0mA/cm~2)轰击产生的温升,使钛原子在铝中大约可以穿透1μm深,样品近表面700nm范围内钛的原子浓度超过了22％。     

金属等离子体浸没动态离子束增强沉积

采用由阴极真空弧等离子体源、负脉冲高压靶台和磁过滤系统组成的金属等离子体浸没动态离子束增强沉积系统,对３０４Ｌ不锈钢进行金属等离子体浸没动态离子束增强沉积处理。对试样予以电化学测试和ＡＥＳ分析。动态增强沉积试样比非增强沉积试样有更强的抗电化学腐蚀能力。     

强直流双等离子体离子源

本文报导了一个强直流输出的双等离子体氢(氘)离子源.当引出电压为18kv 时,可输出100mA 的氢离子流.利用90°偏转磁分析器对引出束流的质量成分作了分析,质子比可达到64%.采用多缝探针法和离子束感光法测定了束流发射度和亮度.在输出流强为50mA,束能量为16kev 时,束流的归一化发射度(相空间面积×βΥ/π)和归一化亮度分别为0.48mm·mrad 和4.4×10~6A/cm~2·rad~2.在不同的工作参数下,测定了源的运行特性.     

用彭宁离子捕集器产生并贮存H4^＋

通过反应Ｈ２＾＋＋Ｈ２→Ｈ４＾＋制备并存贮Ｈ４＾＋,存贮时间长达０．１ｓ量级,长于以前观测到的μｓ量级的稳定时间,处于基态的Ｈ２＾＋,Ｈ２有进行上述反应,强磁场可能有助于该反应。     

Penning阱离子谱分辨率的优化

根据Penning阱中存储和探测离子的原理,研究改善离子谱分辨率的有效措施,发现离子谱的分辨率与LC振荡回路的Q值、阱中离子的密度及LC回路的谐振频率有关.在本实验中,采用谐振频率为480kHz的LC回路,当Q在120左右,电子束流在40μA左右时,得到了较高分辨率的离子谱,为深入开展H+n (n≥3)离子的形成机制等问题的研究创造了更好的条件.     

离子束缺陷工程与离子注入激活率的提高

研究了运用离子束缺陷工程提高离子注入Ｓｉ中掺杂激活的新方法，ＭｅＶ高能Ｓｉ注入被有效地用于防止缺陷（损伤）层对Ｐ激活的有害影响，大大提高了掺杂杂质的平均激活水平。     

强流离子束中单离子运动规律的模拟研究

运用多粒子模拟程序（PIC）,对初始分布为K-V分布的离子束中的单离子在束晕控制前后进行模拟跟踪,结果发现,单个离子的运动虽然复杂,但大体可以分成两种类型.其中一类与束晕的形成关系密切.采用非线性反馈控制法,可以将这类离子的运动限制在核区内,因而使束晕得到有效控制.     

50型MEVVA源离子注入机

详细介绍了50型强束流、大束斑MEVVA源注入机的结构和各项性能.50型MEVVA源注入机是北京师范大学低能核物理研究所于九五期间承担的"八六三"计划项目"先进离子束注入技术的工业应用"所取得的成果,是专用于工业生产的MEVVA源离子注入机.     

一台400keV离子注入机的光路设计

本文给出了一台400keV离子注入机的物理设计总体方案。根据设计指标,详细计算了该机主要部件的参数。经调试,各项指标达到设计要求。     

多功能宽离子束形成的研究

本文讨论了多功能宽离子束形成的物理过程,给出了均匀束、会聚束及球状发散束的设计原则和方法,并列举了实例和测试方法.其中球状发散束则为首次提出的.这些宽离子束均已应用于离子束直接淀积、离子束溅射淀积及离子束辅助镀膜技术等薄膜工艺,效果良好.     

离子色谱分析高浓度基体离子的影响及其消除

本文综述离子色谱分析试样中存在高浓度基体离子对其它微量组分测定的影响及消除方法。