
【化】 low-voltage arc ion source
低压电弧离子源(Low-pressure Arc Ion Source)是一种在真空或低气压环境下通过电弧放电产生高密度离子束的装置。其核心原理是利用电极间的高压电弧击穿气体介质,使气体分子电离形成等离子体,并通过电磁场引导和加速离子束流。根据《现代离子源技术手册》记载,该技术的关键参数包括工作气压范围(10⁻¹–10² Pa)、电弧电压(20-100 V)及离子束流密度(0.1-10 A/cm²)。
从结构组成来看,典型的低压电弧离子源包含阴极、阳极、磁约束系统和真空腔室四部分。清华大学《等离子体工程基础》指出,阴极材料多采用钨或钍钨合金以增强电子发射能力,而磁约束系统通过轴向磁场压缩电弧,可使等离子体密度提升3-5个数量级。美国物理联合会(AIP)的实测数据显示,此类离子源在薄膜沉积领域可实现90%以上的离化率,显著优于常规溅射技术。
该技术已广泛应用于半导体制造(如离子注入)、表面改性工程(如刀具镀膜)和航天器推进系统。中科院《真空科学与技术学报》的对比实验表明,采用脉冲调制电弧可将离子能量分布半高宽控制在5 eV以内,这对制备纳米级多层膜结构具有决定性作用。
低压电弧离子源是一种利用低压电弧放电产生等离子体,并从中引出离子束的装置。以下从定义、工作原理、结构特点和应用领域进行综合解释:
核心定义 由两部分构成:
工作原理 在均匀磁场环境中,阴极热发射电子与低压气体(如氩气)碰撞产生等离子体。阳极筒(与磁场同轴向)引导放电,形成高密度等离子体弧柱,最终通过电极设计从侧向或轴向引出离子束。
结构特点
主要应用
该技术通过低压环境下的高效电离特性,在精密制造和航天领域具有显著优势。更多技术参数可参考离子源电源厂商的行业标准文档。
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