一种等离子体辅助电子束蒸发沉积系统限流板的制作方法

1.本实用新型涉及等离子体辅助电子束蒸发沉积薄膜传感器领域，具体是一种等离子体辅助电子束蒸发沉积系统限流板。


背景技术：

2.在现有的用于薄膜沉积的可行性技术中，等离子体辅助沉积技术被广泛应用于薄膜制造领域，因为采用该技术能够很好地控制薄膜的最终性能(硬度、厚度、密实度、多孔性、粗糙度、表面形貌、结构、均匀性等等)。通过等离子体辅助沉积技术获得的薄膜材料在性能上得到了改善，使得其在成像、光电子、传感、能量采集、能量存储设备等领域取得了独树一帜的发展。
3.等离子体辅助能够有效的弥补传统的电子束热蒸发技术凝聚粒子能量低、浓度低、柱状结构明显的缺点。这些柱状结构之间的缝隙会吸收和渗透水分，导致镀层结构松弛、性能不稳定、寿命短、牢度差、光学性能降低等诸多缺点。等离子体辅助沉积技术能够消除或者减弱这些缺陷，获得较好的镀层。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于对现有技术中存在的问题加以解决，针对等离子体辅助电子束沉积薄膜系统阴极和阳极区域之间腔室气体压强互相影响，从阴极射出的电子发散性太强，导致流向阳极区域参与同中性粒子碰撞形成等离子体束流反应不充分，影响等离子体离子电流密度和粒子能量，进而导致等离子体辅助沉积薄膜质量和可靠性受到影响等问题，通过针对性的设计限流板来解决上述问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种等离子体辅助电子束蒸发沉积系统限流板，包括限流板本体，所述限流板本体呈圆环形结构；所述限流板本体中心位置开设有贯通式的限流孔；所述限流板本体表面还开设有一条环形凹槽。
7.作为本实用新型进一步的方案：所述限流板本体由氮化硼材料制成。
8.作为本实用新型再进一步的方案：所述限流板本体直径为80mm、厚度为10mm。
9.作为本实用新型再进一步的方案：所述限流孔直径为8mm。
10.作为本实用新型再进一步的方案：所述环形凹槽从限流板本体中心位置贯穿延伸至限流板本体边缘。
11.作为本实用新型再进一步的方案：所述环形凹槽深度为2mm。
12.作为本实用新型再进一步的方案：放置位置处在阴极腔室和阳极腔室之间的连通点。
13.相较于现有技术，本实用新型的有益效果如下：
14.1、通过该限流板有效将阴极和阳极区域分隔成为两个独立空间，显著增强等离子体源空心阴极腔室压强，降低反应所需压强等条件和反应难度；
15.2、将阴极发射出的原本十分发散的电子汇聚在一起，形成电子束流，通过限流板的电子束流和阳极区域的中性粒子发生碰撞，能够显著增强生成等离子体能量和强度，从而更好地辅助电子束蒸发沉积系统制备高性能薄膜传感器；
16.3、限流板能够减少来自空心阴极的辐射热能，使得阳极反应区域的温度维持在较低值，对于等离子体的形成与维持具有积极作用；
17.4、从阴极区域流入的中性ar气体在经过限流孔流向阳极区域时的流量被控制，有效延长了反应时间，使得中性粒子和电子之间的碰撞反应更加充分，更易形成高能等离子体；
18.5、通过限流板的放置，使得阴极到阳极的加速电压升高，使得更多的电子产生趋向阳极区域的运动，为后续的反应提供有利条件。
附图说明
19.图1为等离子体辅助电子束蒸发沉积系统限流板的结构示意图。
20.图2为等离子体辅助电子束蒸发沉积系统限流板的主视结构示意图。
21.图3为等离子体辅助电子束蒸发沉积系统限流板的俯视结构示意图。
22.图4为等离子体辅助电子束蒸发沉积系统限流板在空心阴极等离子体源中的放置及结构示意图。
23.附图标记注释：1
‑
限流板本体、2
‑
限流孔、3
‑
环形凹槽。
具体实施方式
24.以下实施例会结合附图对本实用新型进行详述，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本实用新型所列举的各实施例仅用以说明本实用新型，并非用以限制本实用新型的范围。对本实用新型所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本实用新型的精神与范围。
25.实施例
26.请参阅图1～3，本实用新型实施例中，一种等离子体辅助电子束蒸发沉积系统限流板，包括限流板本体1，所述限流板本体1呈圆环形结构，限流板本体1由氮化硼材料制成，限流板本体1直径为80mm，厚度为10mm；所述限流板本体1中心位置开设有贯通式的限流孔2，限流孔2直径为8mm；所述限流板本体1表面还开设有一条环形凹槽3，所述环形凹槽3从限流板本体1中心位置贯穿延伸至限流板本体1边缘，环形凹槽3深度为2mm，通过环形凹槽3能够为限流板提供一个气体密封结构。
27.制作上述限流板时，首先制作厚度为10mm，直径80mm的氮化硼材质圆盘，构成限流板本体1；再使用相关工具在限流板本体1圆心位置处开一贯通式限流孔2，限流孔2内径为8mm；再使用相关工具在限流孔2和限流板本体1边缘之间开凿一条深度为2mm的凹槽，该凹槽连通了限流孔和圆盘边缘，并为限流板提供一个气体密封的结构；最后使用工具打磨限流板表面，尽可能获得光滑平整的表面，避免在后续放置限流板时接触面之间存在局部空隙影响气体密封性。
28.请参阅图4，使用上述限流板时，将限流板的放置位置处在阴极腔室和阳极腔室之间的连通点，能够起到分隔阴极腔室气体压强，增加空心阴极腔室区域压强的作用；通过该
限流板有效将阴极和阳极区域分隔成为两个独立空间，显著增强等离子体源空心阴极腔室压强，降低反应所需压强等条件和反应难度；将阴极发射出的原本十分发散的电子汇聚在一起，形成电子束流，通过限流板的电子束流和阳极区域的中性粒子发生碰撞，能够显著增强生成等离子体能量和强度，从而更好地辅助电子束蒸发沉积系统制备高性能薄膜传感器；流向阳极区域的电子束流通过限流孔后具有的显著聚集性，提高电子束同中性粒子的碰撞机率，增强等离子体束流的粒子能量和离子电流密度。
29.该限流板通过在等离子体源空心阴极区域和主要沉积区域之间产生一个气体流动压强差，使得阴极区域等离子体获得更高密度，从而增强空心阴极的影响，并提高等离子体在沉积区域更低的气体压强环境下生成并持续存在的可能性；限流板能够减少来自空心阴极的辐射热能，使得阳极反应区域的温度维持在较低值，对于等离子体的形成与维持具有积极作用。
30.相比其他结构的空心阴极等离子体源，这种带有限流板的系统具有一个汇聚的磁场，使得电子在通过限流板上的孔洞后聚集起来，形成更加紧密的电子束流，增加电子同中性粒子(ar)的碰撞可能；阴极区域流入的中性ar气体在经过限流孔流向阳极区域时的流量被控制，有效延长了反应时间，使得中性粒子和电子之间的碰撞反应更加充分，更易形成高能等离子体。
31.通过限流板的放置，满足等离子体源辅助电子束蒸发沉积系统对等离子体强度的要求，同时能够在更低的温度与压强环境下形成等离子体；通过限流板的放置，使得阴极到阳极的加速电压升高，使得更多的电子产生趋向阳极区域的运动，为后续的反应提供有利条件。
32.经本实验检测，本实用新型与公知的空心阴极等离子体源辅助电子束蒸发沉积系统结构相比，其离子束能量和电流密度显著增强。具体指标如下：
33.在空心阴极等离子体源的提取电流为20a时，使用该限流板下的离子电流密度达到0.67ma/cm2，高于不使用该限流板的标准空心阴极等离子体源的0.43ma/cm2。
34.采用该限流板沉积工艺增强了薄膜传感器的可靠性及长期稳定性，满足航天、煤炭机械等恶劣环境对薄膜传感器的高可靠性及稳定性使用要求。
35.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
36.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。