强流中性铯(Cs°)束源的模拟研究

本文研究并实施了对碰撞束极化负离子源中Cs°束源的数值模拟。分析了该中性铯(Cs°)束源的物理机制及工作原理,结合现有实验研究结果,借助束流传输理论,提出了一套物理模型及数学模型。其中关于非层流模型、初始相图的计算、中和器内散射因素的处理以及束的相密度分布的计算等内容,具有普遍意义。计算结果与实验基本相符。通过对模拟结果的诊断分析,找出了目前限制Cs°束引出流强的症结。     

铯溅射负离子源负离子发射过程的理论分析

本文采用改进的偶极层模型和量子理论,研究了铯溅射负离子源中负离子形成机理,给出了吸附铯原子层的金属表面功函数变化及电子转移几率公式,并用量子隧道模型导出负离子形成几率,计算了负离子产额和引出束流强.其结果与实验值基本相符.与测量值相比,比 Alton 的计算结果要好,且计算过程简单.它为溅射型负离子源机理研究提供了一种理论模式.     

低量限气体流量计及其理论分析

本文提出了一种适用于离子源及分析仪器的低量限气体流量计,并进行理论分析,指出了粘滞流的工作模式;描述了流量计的结构和给出了实验结果.理论分析计算与实验基本符合.本流量计选用毛细管为感受器,并经皂膜法标定.具有最小可检量低(2.8×10~(-5)Pa·m~3/s,即1大气压ml/h),并可方便地连续测量的特点.压差显示器采用套管式结构,能防止显示液外溢和污染真空系统.最后给出了两个应用实例,测量了潘宁“Penning”型和考夫曼“Kaufman”型离子源的气体耗量.     

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.     

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.