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1、西安工业大学西安工业大学 本科毕业设计本科毕业设计( (论文论文) ) 题目题目：霍尔离子源的结构设计霍尔离子源的结构设计 系系 别：别： 光电信息工程 专专 业：业： 测控技术与仪器 班班 级：级： 学学 生：生： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 潘永强 2011 年 05 月 12 日 毕业设计（论文）任务书 院（系）光电信息工程专业 测控技术与仪器 班级姓名学号 1.毕业设计（论文）题目： 霍尔离子源的结构设计 2.题目背景和意义： 背景和意义: 离子束辅助沉积技术是薄膜沉积（IBAD）技术中一 项比较重要的技术，它对提高膜层致密度、附着力以及膜层的光学和机械等特性方面具有 非常重
2、要的作用，近年来随着对光学薄膜质量的进一步提高和对大口径光学元件镀膜的需 要，在实际的薄膜镀制过程中对所使用的离子源的口径和发射的离子束流密度等提出了更 高的要求。基于以上原因提出了该课题：“霍尔离子源的结构设计”。 3.设计(论文)的主要内容（理工科含技术指标）： 该题目主要内容的要求： （1）查阅相关文献资料了解离子束辅助沉积技术的发展和应用特点，并对现有的离子束辅 助沉积中用到的离子源进行简单分类并了解用于离子束辅助沉积的这几大类离子源的基本 工作原理； （2）在此基础上，进一步了解冷阴极离子源和霍尔离子源基本结构，要求设 计阴极离子源，其离子束发射口为环形，直径不小于 60mm； （3
3、）要求根据所查阅的离子 源的有关知识进行离子源电场、磁场、气路等的结构设计；此外要求所设计的离子源具有 水冷结构； （4）熟悉 AUTOCAD 制图软件，所有设计的图纸要求用计算机进行绘制； 4.设计的基本要求及进度安排（含起始时间、设计地点）： 地点：实验楼 时间： (1) 选题、收集资料、开题报告2010 年 11 月 25 日；（2）初步设计2011 年 1 月 15 日前； （3）最终方案、制图 2011 年 2 月 7 日前；（4）完善制图2011 年 2 月 28 日；（5）翻 译外文文献、中期报告2011 年 4 月 15 日前；（6）导师验收、完成论文 2011 年 5 月 5
4、 日前。 5.毕业设计(论文)的工作量要求 撰写 15000 字论文 实验(时数)*或实习(天数)： 100 机时 图纸(幅面和张数)*： 15 张 其他要求： 查阅资料不少于 10 份 指导教师签名： 年 月 日 学生签名： 年 月 日 系主任审批： 年 月 日 说明：1 本表一式二份，一份由学生装订入册，一份教师自留。 2 带*项可根据学科特点选填。 霍尔离子源的结构设计霍尔离子源的结构设计 摘摘 要要 离子源是使中性原子或分子 电离，并从中引出离子束流的装置。 它是各 种类型的离子加速器、质谱仪、电磁同位素分离器、离子注入机、离子束刻 蚀装置、离子推进器以及受控 聚变装置中的中性束注入器
5、等设备的不可缺少 的部件。近年出现对带电粒子通量的研究的趋势，主要是将之应用于空间离子 推进器，等离子和离子加速器表面处理。此外，要求重视微电子电路和电子加 工设备的设计与制造，以改善由聚合物和其他绝缘体结合的基板镀膜强度。电 磁场离子束加速器能产生高于电流强度数百倍的静电加速度。因此，等离子加 速器电磁场内的封闭漂移电子作为一个发达的高电流离子束源，可用于工业应 用及相关的表面改性和制造薄膜。 本文主要对霍尔离子源的结构进行设计，借鉴国内外离子源的结构构造与特点，设 计了霍尔离子源结构设计方案。对主要应用离子源的工作原理进行简要的阐述。对 本离子源的部件分布与作用等进行了制图并分析。 本方案
6、中主要对霍尔离子源水冷系统、阳极、阴极及气路的分布与构造制图并 分析。 关键词：关键词：霍尔离子源；结构设计；离子束辅助沉积 Structure Design for Hall ion source Abstract Ion source is the device to make and elicit the ion beam from the ionization of neutral atoms or molecules. It is the essential parts for inject the NBI and other equipment for various types
7、of ion accelerator.MS,electromagnetic isotope separation,ion implantation,ion beam etching equipment,ion propulsion and controlled fusion equipment. There has been a growing interest in recent years in the generation of intense charged particle fluxes for applications such as space ion thrusters, pl
8、asma accelerators, and ion beam sources for surface treatment. The EB field accelerator can generate ion beams with a current density several hundreds of times higher than that offered by electrostatic acceleration. Therefore, the plasma accelerator with closed-drift electrons in the EB field is mos
9、t developed as a high current ion beam source, which can be used in industrial applications pertinent to surface modification and thin film fabrication. In this paper, primary to design the structure of the ion source, learn at home and abroad for the structure of the ion source structure and featur
10、es, and design structure of the Hall ion source. Described briefly for the main application of the principle of the ion source. Mapping and analysis for the components of the ion source distribution and the function. The master of the program is to mapping and analysis the cooling system , anode, ca
11、thode and gas distribution and structural of ion source. Key Words：Hall ion source；structure design ；ion beam assisted deposition III 目目 录录 1 绪论绪论.1 1.1 离子源诞生背景 .1 1.2 离子源结构设计的意义 .1 1.3 国内外发展状况 .2 1.4 离子源的应用 .2 1.5 发展趋势 .3 2 霍尔离子源霍尔离子源的工作原理的工作原理.5 2.1 工作原理.5 2.2 离子源分类 .6 2.3 主要离子源介绍 .7 2.3.1 考夫曼离子源.7 2.3.2 脉冲电弧离子源.8 2.3.3 射频离子源.8 3 霍尔离子源的结构设计霍尔离子源的结构设计.1
