微波电子回旋共振等离子体技术及其应用

微波电子回旋共振等离子体是淀积薄膜、微细加工和材料表面改性的一种重要手段。由于这种等离子体电离水平高,化学活性好,可以用来实现基片上薄膜的室温化学气相淀积和反应离子刻蚀,因此对于微电子学、光电子学和薄膜传感器件的发展,这种等离子体会具有重要的意义。此外,采用微波电子回旋共振等离子体原理,没有灯丝的离子源可以提高离子源的使用寿命,可以增加离子束的束流密度。可以确信,微波电子回旋共振等离子体的发展,将把离子源技术提高到一个新的水平。显然,这必将对材料表面改性工艺,包括离子注入掺杂等工艺的发展发挥作用。自从1985年以来,为了得到大容积等离子体而发展了微波电子回旋共振多磁极等离子体,这些技术在薄膜技术、微细加工以及材料表面改性中的应用前景是乐观的。我们将在本文中,介绍微波电子回旋共振等离子体的原理及其应用。     

小型腔式微波离子源的研制

研制了１种用在离子束细胞刻蚀装置中的小型腔式微波离子源，它由石英放电管、同轴谐振腔和封装在管一端的二电极引出系统组成。该源由同轴腔激发起的表面波在石英管内产生等离子体柱。为了提高柱末端等离子体离子引出流密度，选用了在内径７．０ｍｍ直管的一端加上一内径５．０ｍｍ衬管的放电管。在微波频率为２．４５ＧＨｚ，输入功率为９３Ｗ下，氮的引出流密度分别为４８．４ｍＡ／ｃｍ２和９１．７ｍＡ／ｃｍ２。这种表面波放电等离子体源体积小、结构简单，可在较宽的压强范围内产生重复性好、工作稳定的等离子体柱。     

内热式液态合金离子源

本文介绍了一种实用的液态合金离子源结构，我们利用本结构研制成功了Ａｕ－Ｓｉ和Ａｕ－Ｓｉ－Ｂｅ液态合金离子源，测出了它们的发射特性。     

ASAP-MS无损检测技术在靛蓝染纺织品文物鉴定中的应用

大气压固体分析探针离子源-质谱(ASAP-MS)技术是一种新型无损检测方法,可在大气压条件下实现样品的原位离子化,再进行质谱检测.以植物靛蓝染色丝绸为标样,故宫博物院院藏文物木镶铜镀马鞍坐垫的蓝色包边为测试样,分别采用超高效液相色谱-质谱(UHPLC-MS)和ASAP-MS两种方法进行检测.结果表明:在UH-PLC-MS测试时靛蓝染色丝绸样品与马鞍坐垫样品中主要物质的保留时间都在6.60 min左右,于245、285和611 nm处有吸收峰,该物质准分子离子峰([M+H]+)为m/z 263.1,说明两样品中的主要物质均为靛蓝,即马鞍坐垫样品为靛蓝染制物品.ASAP-MS测试也均在两样品中检测到m/z 263.1准分子离子峰,与UHPLC-MS测试结果一致,表明在保护文物完整性基础上,ASAP-MS测试能够对靛蓝染色纺织品进行有效鉴别.     

双等离子体离子源的工作特性

针对双等离子体离子源受气压、磁场强度和放电电流影响,产生的O-离子束亮度不稳定的问题,设计并搭建了一套用于测试离子束亮度的离子光学系统,以SHRIMP II上的双等离子体离子源为对象,通过实验和仿真模拟分别研究了气压、磁场强度和放电电流对O-离子束亮度的影响规律。结果表明:该离子源能够稳定地工作在放电电流大于50 m A,气压为110~170 m Torr(1Torr=133.322 Pa)的条件下;当气压为140 m Torr、放电电流为200 m A、磁场强度为0.25 T时,获得的O-离子束亮度能够达到52.4 A/(cm2·sr)。合理控制离子源工作参数,可以增大O-离子束亮度,提高二次离子质谱的横向分辨率和灵敏度。     

电弧离子镀制备TiAlN膜工艺研究

采用阴极电弧离子镀技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢基材上制备TiAlN膜层,镀膜装置为俄罗斯科学院UVN 0.5D2I电弧离子镀膜机,该设备由一个大功率的气体离子源和两个金属蒸发源组成.气体离子源具有气体离子轰击和辅助沉积的特点.研究了电弧电流、负偏压和气体离子源功率等工艺参数对膜层的影响规律.实验结果表明:气体离子源具有明显的细化金属颗粒的作用.提出了制备TiAlN膜层的最佳工艺,得到了厚度为5 ～10μm、相结构为Ti0.5Al0.5N、显微硬度为1200HV0.01的TiAlN膜层.