一种用于团簇束流综合沉积的反射式tof装置

文档序号:1935650 发布日期:2021-12-07 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 一种用于团簇束流综合沉积的反射式tof装置 (Reflective TOF device for cluster beam comprehensive deposition ) 是由 吴鹏 刘风光 赵巍胜 于 2021-08-30 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种用于团簇束流综合沉积的反射式TOF装置,包括:团簇离子加速装置,所述团簇离子加速装置包括第一加速电极和第二加速电极,其中第一加速电极对团簇离子施加脉冲高压并作起始信号A,使团簇离子向第一反射装置偏转并被初加速,其中第二加速电极使团簇离子被加速2-5keV;第一飞行通道,所述第一飞行通道与团簇离子加速装置的输出端连通,加速后的团簇离子在第一飞行通道内自由飞行。本发明通过设置团簇离子加速装置,其中第一加速电极对团簇离子施加脉冲高压并作起始信号,使团簇离子向第一反射装置偏转并被初加速,其中第二加速电极使团簇离子被加速2-5keV,保证了团簇离子的速度差异较小。(The invention discloses a reflective TOF device for cluster beam comprehensive deposition, which comprises: a cluster ion accelerating device, which comprises a first accelerating electrode and a second accelerating electrode, wherein the first accelerating electrode applies pulse high voltage to cluster ions and is used as a starting signal A, so that the cluster ions are deflected to the first reflecting device and are initially accelerated, and the second accelerating electrode enables the cluster ions to be accelerated by 2-5 keV; the first flying channel is communicated with the output end of the cluster ion accelerating device, and the accelerated cluster ions fly freely in the first flying channel. According to the invention, the cluster ion accelerating device is arranged, wherein the first accelerating electrode applies pulse high voltage to the cluster ions and serves as a starting signal, so that the cluster ions are deflected to the first reflecting device and are initially accelerated, and the second accelerating electrode accelerates the cluster ions by 2-5keV, so that the small speed difference of the cluster ions is ensured.)

一种用于团簇束流综合沉积的反射式TOF装置

技术领域

本发明涉及团簇束流检测技术领域,尤其涉及一种用于团簇束流综合沉积的反射式TOF装置。

背景技术

团簇是一种包含数个至数千个原子的粒子,属于亚纳米或纳米尺度,可以产生于固态、液态、气态物质。当具有一定速度的的团簇离子束与固体表面相互作用时,会产生与单原子离子、分子束显著不同的效应:高质荷比、横向溅射效应、多重散射现象,并且在相同的离子束流情况下,团簇离子能够传输更多的物质。

TOF是Time of flight的简写,直译为飞行时间的意思。飞行时间技术在广义上可理解为通过测量物体、粒子或波在固定介质中飞越一定距离所耗费时间,从而进一步理解离子或媒介某些性质的技术。在团簇束流综合沉积中,用于测量团簇离子的质量,但是现有技术中,TOF装置都较为简单,由于团簇离子受到的初速度可以不同,导致测量不够精准。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的问题,而提出的一种用于团簇束流综合沉积的反射式TOF装置。

为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:

一种用于团簇束流综合沉积的反射式TOF装置,包括:

团簇离子加速装置,所述团簇离子加速装置包括第一加速电极和第二加速电极,其中第一加速电极对团簇离子施加脉冲高压并作起始信号A,使团簇离子向第一反射装置偏转并被初加速,其中第二加速电极使团簇离子被加速2-5keV;

第一飞行通道,所述第一飞行通道与团簇离子加速装置的输出端连通,加速后的团簇离子在第一飞行通道内自由飞行;

第一反射装置,所述第一反射装置位于第一飞行通道内用于反射团簇离子,所述第一反射装置与第一飞行通道的轴线夹角为10-90°;

第二飞行通道,所述第二飞行通道与第一飞行通道连通,且第二飞行通道位于第一反射装置的反射线处轴向设置,第一反射装置反射后的团簇离子在第二飞行通道内自由飞行;

第一接收器,探测团簇离子并给出到达信号B1;

时间数字转换器,用于记录起始信号An与到达信号Bn之间的时间差,n>0,计算出团簇的质量。

可选地,所述第一飞行通道内沿团簇离子运动路径设置有电极调制器,所述电极调制器用于调制团簇离子,调制出选择性离子和非选择离子,所述第一飞行通道内偏离团簇离子运动路径平行设置有偏转电极,所述偏转电极由第一电极片和第二电极片两部分构成并产生匀强电场,所述偏转电极将选择性离子从团簇离子中偏移飞行。

可选地,所述第一飞行通道内设置有第二反射装置,所述第二反射装置位于偏转电极偏移的选择性离子运动路径处,所述第二反射装置与第一飞行通道的轴线夹角为10-90°。

可选地,所述第一飞行通道内设置有第三飞行通道,所述第三飞行通道的轴线处设置有第二接收器,所述第二接收器探测选择性离子并给出到达信号B2,所述第三飞行通道的轴线与第二反射装置的反射线重合。

可选地,所述第三飞行通道内设置有伸缩通道,所述伸缩通道连接有驱动其伸缩运动的调节机构。

可选地,所述伸缩通道采用金属波纹管。

可选地,所述调节机构由连接环、螺杆、光杆、挡块、螺母、蜗轮、支架、电机和蜗杆构成,所述伸缩通道的两端外侧均固定连接有连接环,其中一个所述连接环与光杆和螺杆固定连接,其中另一个所述连接环与光杆滑动连接并固定连接有支架,所述光杆的端口处焊接有防止连接环脱出的挡块,所述支架上设置有与螺杆螺纹连接的螺母,所述螺母上过盈配合有蜗轮,所述蜗轮啮合有蜗杆,所述蜗杆与电机的输出端连接,所述电机设置在支架上。

本发明具备以下优点:

本发明通过设置团簇离子加速装置,其中第一加速电极对团簇离子施加脉冲高压并作起始信号,使团簇离子向第一反射装置偏转并被初加速,其中第二加速电极使团簇离子被加速2-5keV,保证了团簇离子的速度差异较小。

本发明通过设置第三飞行通道、偏转电极、第二反射装置和第二接收器,电极调制器用于调制团簇离子,调制出选择性离子和非选择离子,第一飞行通道内偏离团簇离子运动路径平行设置有偏转电极,将选择性离子从团簇离子中偏移飞行,被第二接收器接收,样本更多,能更好的反应团簇离子的质量。

本发明通过设置伸缩通道和调节机构,伸缩管的径向伸展或收缩,从而可以延长或缩短第三飞行通道的长度,通过延长或缩短第三飞行通道,可以利于检测不同长度下第二接收器的接收信号的样本,使得团簇离子质量的测量更加准确。

附图说明

图1为本发明实施例一整体示意图;

图2为本发明实施例二整体示意图;

图3为本发明实施例三整体示意图;

图4为本发明图3中调节机构示意图。

图中:1团簇离子加速装置、2第一飞行通道、3第一反射装置、4第二飞行通道、5第一接收器、6时间数字转换器、7第二接收器、8伸缩通道、9调节机构、91连接环、92螺杆、93光杆、94挡块、95螺母、96蜗轮、97支架、98电机、99蜗杆、10第二反射装置、11电极调制器、12偏转电极、13第三飞行通道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。

实施例一

参照图1,一种用于团簇束流综合沉积的反射式TOF装置,包括:

团簇离子加速装置1包括第一加速电极和第二加速电极,其中第一加速电极对团簇离子施加脉冲高压并作起始信号A,使团簇离子向第一反射装置偏转并被初加速,其中第二加速电极使团簇离子被加速2-5keV。

第一飞行通道2与团簇离子加速装置1的输出端连通,加速后的团簇离子在第一飞行通道2内自由飞行。

第一反射装置3位于第一飞行通道2内用于反射团簇离子,第一反射装置3与第一飞行通道2的轴线夹角为10-90°,参照图1,在本实施例中夹角为20°。

第二飞行通道4与第一飞行通道2连通,且第二飞行通道4位于第一反射装置3的反射线处轴向设置,第一反射装置3反射后的团簇离子在第二飞行通道4内自由飞行。

第一接收器5用于探测团簇离子并给出到达信号B1,时间数字转换器6,用于记录起始信号An与到达信号Bn之间的时间差,n>0,计算出团簇的质量,可以长期安装于晶元衬底座与团簇源端口之间。

实施例二

参照图2,在实施例一的基础上,第一飞行通道2内沿团簇离子运动路径设置有电极调制器11,电极调制器11用于调制团簇离子,调制出选择性离子和非选择离子,第一飞行通道2内偏离团簇离子运动路径平行设置有偏转电极12,偏转电极12由第一电极片和第二电极片两部分构成并产生匀强电场,偏转电极12将选择性离子从团簇离子中偏移飞行,非选择性离子继续沿着原轨迹运行。

第一飞行通道2内设置有第二反射装置10,第二反射装置10位于偏转电极12偏移的选择性离子运动路径处,第二反射装置10与第一飞行通道2的轴线夹角为10-90°,在本实施例中,参照图2,夹角为60°

第一飞行通道2内设置有第三飞行通道13,第三飞行通道13的轴线处设置有第二接收器7,第二接收器7探测选择性离子并给出到达信号B2,第三飞行通道13的轴线与第二反射装置10的反射线重合,让选择性离子可以被第二接收器7接收。

在本实施例中,非选择性离子继续被第一接收器5接收记作B1,而部分选择性离子偏离原轨道经由第二反射装置10反射后被第二接收器7接收记作B2,通过B1和B2样本更多,能更好的反应团簇离子的质量。

实施例三

参照图3,在实施例二的基础上,第三飞行通道13内设置有伸缩通道8,伸缩通道8连接有驱动其伸缩运动的调节机构9,在本实施例中,伸缩通道8采用金属波纹管。

参照图4,调节机构9由连接环91、螺杆92、光杆93、挡块94、螺母95、蜗轮96、支架97、电机98和蜗杆99构成,伸缩通道8的两端外侧均固定连接有连接环91,其中一个连接环91与光杆93和螺杆92固定连接,其中另一个连接环91与光杆93滑动连接并固定连接有支架97,光杆93的端口处焊接有防止连接环91脱出的挡块94,支架97上设置有与螺杆92螺纹连接的螺母95,螺母95上过盈配合有蜗轮96,蜗轮96啮合有蜗杆99,蜗杆99与电机98的输出端连接,电机98设置在支架97上。

通过电机98可以驱动蜗杆99转动,蜗杆99可以驱动蜗轮96转动,蜗轮96带动螺母95转动,使得其在螺杆92上轴向运动,螺母95轴向运动时带动与之连接的连接环97沿着伸缩管8的径向伸展或收缩,从而可以延长或缩短第三飞行通道13的长度,通过延长或缩短第三飞行通道13,可以利于检测不同长度下第二接收器7的接收信号的样本,使得团簇离子质量的测量更加准确。

以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,这里无法对所有的实施方式予以穷举,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“罩盖”、“嵌装”、“连接”、“固定”、“分布”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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