(1)離子源離子引出計算

　　考夫曼離了源的工質(zhì)多用惰性氣體氬，壓力為10-1Pa—10-2Pa。當(dāng)陰極燈絲加熱至白熾狀態(tài)能發(fā)射電子時，陽極上加幾十伏的正電壓則得到氬氣的輝光放電，從放電產(chǎn)生的等離子體中提取準(zhǔn)直、均勻的離子束，則需要一個離子引出系統(tǒng)。為了刻蝕非導(dǎo)體材料不使樣品表面積累正電荷，應(yīng)加置一個發(fā)射電子的熱絲中和器，使氬離子束中和成氬原子束來刻蝕樣品表面。因此，離子源由放電室、離子引出系統(tǒng)、中和器及接地屏蔽等構(gòu)成。
　　
　　根據(jù)傅姆的擾動等離子體球探針理論和原始電子不能忽略時曼斯克對形成穩(wěn)定鞘的博姆數(shù)據(jù)的修正，并假定放電室產(chǎn)生的多荷離子可以忽略、到達(dá)屏柵極開孔面積上的單荷離子均被引出成束時，在加速極出口處的束流密度JB，由下式計算




　　(2)離子源結(jié)構(gòu)設(shè)計
　　
　　①空心陰極離子源結(jié)構(gòu)原理如圖10-44所示，陽極直徑為200mm，放電室的外殼為無磁銹鋼圓筒。放電室底板、陰極靴和屏極靴選用導(dǎo)磁率高的低碳鋼材料。兩端緊固低碳鋼軸套的鋁鎳鈷5永久磁棒，用螺釘緊固到放電底板和屏極靴上，形成由陰極靴到屏極靴的發(fā)散磁場。無磁不銹鋼環(huán)形腔體，用壓環(huán)緊固在放電室底板上，與底板同軸，在外側(cè)面上均勻開一些導(dǎo)流小孔，靠近底板一方開有一個較大的孔，與底板外面安裝的氣體導(dǎo)管緊配，使活性工質(zhì)進(jìn)入分流器，再徑向均勻注入放電室。
　　
　　空心陰極組件通過螺釘與陰極靴相連，位于放電室底板中心。它是由多元硼化物電子發(fā)射體（即陰極），觸持極，引出極和電子分配擋板組成的。引出極是通過三個加屏蔽帽的絕緣子緊固在安裝座上。電子分配擋板通過兩個加屏蔽帽的絕緣子固定在引出極上。
　　
　　放電室前端平行安裝了兩塊精確對中的多個孔鉬制平板柵極作為離子引出系統(tǒng)。變孔屏柵與放電室同電位，等孔加速極通過四個加屏蔽的絕緣子緊固在屏極靴上，兩塊柵板的間隙保持在1.4mm左右。
　　
　?、诘入x子體橋中和器的設(shè)計。為了能刻蝕非導(dǎo)體材料的工件，并考慮到反應(yīng)離子束中氟基、氯基活性離子對熱絲中和器的強(qiáng)腐蝕作用，需要設(shè)計一個等離子體橋中和器，其結(jié)構(gòu)如圖10-45所示。它是由外殼、鉭絲陰極、陽極筒和引出極組成。外殼是不銹鋼圓筒，引出極為帶有小孔的不銹鋼圓片，用雙屏蔽陶瓷固定外殼簡體上。該中和器整體結(jié)構(gòu)為可拆卸式。