離子束流密度測量裝置的製作方法
2023-10-10 06:31:59 1
專利名稱：離子束流密度測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明與真空鍍膜有關，涉及離子束輔助沉積鍍膜技術，特別是一種離子束流密度探測裝置，也可以用於離子注入、離子改性和離子濺射沉積中的離子束流密度的測量。
背景技術：
離子束輔助沉積鍍膜技術已經得到廣泛的應用，越來越多的真空鍍膜機配備了離子源。
離子源發射出一定參數離子的離子束，離子在真空室中運行一定距離後，作用到沉積中的薄膜分子或原子上，與其產生動量交換和能量傳遞，使沉積中的分子或原子獲得大的能量，這就是離子束輔助沉積的簡單描述。
離子束輔助的優點是可以通過控制離子的參數，控制的薄膜屬性。因此要考察離子束輔助效果，必須考察離子束的參數。離子束的參數有離子的束流密度、能量、離子束髮散角、離子種類等，其中離子的能量、離子束髮散角和離子種類可以方便地確定，而離子束流密度則難以確定。因此，離子束輔助沉積需要一種探測離子束流密度的裝置。
離子束流密度的探測存在著三個難點(1)電子的屏蔽。離子束一般是等離子體，該離子束是離子和電子的中性混合體，由於所關心的是離子的束流密度，因此需要在探測的時候屏蔽電子。
(2)負偏壓電路設計。為屏蔽電子就需在探測器上加負偏壓，由於測量是在真空室裡進行，因此該部分的設計要考慮諸如絕緣和在真空室外可調等問題。
(3)空間多點探測。由於離子束流存在著空間分布的不均勻性，因此探測器應能實現空間多點探測。
發明內容
本發明的目的在於解決上述探測離子束流密度的難點問題，提供一種在離子束輔助沉積中的離子束流密度探測裝置，它應具有靈活、實用和操作方便的特點。
本發明的技術解決方案如下一種離子束流密度測量裝置，其特徵在於該裝置的構成是一紫銅圓盤，該圓盤的中心位置具有一連成一體的紫銅探測體，一底座，該底座的中軸位置有一通孔，供所述的探測體插設形成離子接收器；一可調直流電壓，其負極通過一導線與所述的圓盤相連，其正極經一電流表接地。
所述的離子接收器具有和常規薄膜基底一樣的圓片，可自由安放在夾具上放置基片的小孔內。
所述的離子接收器的探測體可為圓柱體、四方柱體或其它稜柱體。
技術效果本發明的特點是把離子接收器做成和常規薄膜基底一樣的圓片，利用真空室內夾具(substrate holder)，將探測器放在夾具上，並可利用夾具的旋轉測量真空室周圍空間的束流密度。
本夾具不但可以用於離子輔助沉積中離子束流密度的測量，而且可用於離子注入、離子改性和離子濺射沉積中的離子束流密度的測量。本發明具有結構簡單、靈活、實用和操作方便的特點。
圖1是本發明離子束流密度探測裝置離子接收器的結構示意2是本發明離子束流密度探測裝置離子接收器1、2部分結構示意3是本發明離子束流密度探測裝置絕緣底座3的結構示意4是本發明離子束流探測裝置在鍍膜機上的安裝示意圖
具體實施例方式首先請參閱圖1、圖2、圖3和圖4，本發明離子束流密度測量裝置的構成是一紫銅圓盤1，該圓盤1的中心位置具有一連成一體的紫銅探測體2；一絕緣底座3，該底座3的中軸位置有一通孔4，供所述的探測體2插設形成離子接收器5；一可調直流電壓8，其負極通過一導線7與所述的圓盤1相連，其正極經一電流表9接地10。
所述的離子接收器5具有和常規薄膜基底一樣的圓片，可自由安放在夾具5上放置基片的小孔內。
所述的離子接收器的探測體2可為圓柱體、四方柱體或其它稜柱體。
所述的可調直流電源8的調節範圍是0-100V。
圖4是本發明離子束流探測裝置在鍍膜機上的使用狀態示意圖，圖中11是離子輔助沉積用離子源，12是電子槍擋板，13是電子槍。
本發明裝置的安裝與使用方法離子接收器5可以在夾具6上安放鍍膜用基片的小孔內安放，因此離子接收器5的安放位置可以是徑向(緯度方向)的任意位置，同時夾具6可以在真空室內旋轉，因此整個夾具上的所有位置上的離子束流密度都可以探測。
導線7、可調直流電壓8、電流表9、接地10在真空室外，所以可以很方便地在真空室外調節，操作極為方便。
可調直流電壓源8的輸出電壓在測量中隨離子源參數的不同而選取不同的數值。該數值的選取是本發明中重要的創新。具體辦法是選定某一離子源工作參數，待離子源穩定工作後，打開可調直流電壓源8，其輸出電壓從0V開始逐漸上調，這時電流表9的數值會隨著升高，但當可調直流電壓源8的電壓數值超過某數值，即臨界電壓值，也即該離子源工作參數對應下負偏壓數值後，電流表9的數值將不再隨可調直流電壓源8輸出電壓的升高而升高。把可調直流電壓源8的輸出電壓重新調回臨界電壓值，此時可開始測量離子束流密度。如果離子源工作參數改變，應重複進行以上負偏壓數值的選取工作。
測量夾具徑向(緯度方向)上離子束流密度的分布，只需將離子接收器5安放在徑向不同的小孔內。測量夾具經度方向上離子束流密度的分布，只需讓夾具以極小速度旋轉，每旋轉過5°，記錄一次數值，就可描繪出經度方向上的分布情況。
權利要求
1.一種離子束流密度測量裝置，其特徵在於該裝置的構成是一紫銅圓盤(1)，該圓盤(1)的中心位置具有一連成一體的紫銅探測體(2)；一底座(3)，該底座(3)的中軸位置有一通孔(4)，供所述的探測體(2)插設形成離子接收器(5)；一可調直流電壓(8)，其負極通過一導線(7)與所述的圓盤(1)相連，其正極經一電流表(9)接地(10)。
2.根據權利要求1所述的離子束流密度測量裝置，其特徵在於所述的離子接收器具有和常規薄膜基底一樣的圓片，可自由安放在夾具(5)上放置基片的小孔內。
3.根據權利要求1所述的離子束流密度測量裝置，其特徵在於所述的離子接收器的探測體(2)可為圓柱體、四方柱體或其它稜柱體。
全文摘要
一種離子束流密度測量裝置，其特徵在於該裝置的構成是一紫銅圓盤，該圓盤的中心位置具有一連成一體的紫銅探測體，一底座，該底座的中軸位置有一通孔，供所述的探測體插設形成離子接收器；一可調直流電壓，其負極通過一導線與所述的圓盤相連，其正極經一電流表接地。本發明具有結構簡單、靈活、實用和操作方便的特點。
文檔編號G01T1/00GK1563941SQ200410017709
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月15日 優先權日2004年4月15日
發明者張大偉, 範瑞英, 方明, 邵建達, 範正修, 張東平, 尚淑珍, 範樹海 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所