
【化】 low-voltage arc ion source
低壓電弧離子源(Low-pressure Arc Ion Source)是一種在真空或低氣壓環境下通過電弧放電産生高密度離子束的裝置。其核心原理是利用電極間的高壓電弧擊穿氣體介質,使氣體分子電離形成等離子體,并通過電磁場引導和加速離子束流。根據《現代離子源技術手冊》記載,該技術的關鍵參數包括工作氣壓範圍(10⁻¹–10² Pa)、電弧電壓(20-100 V)及離子束流密度(0.1-10 A/cm²)。
從結構組成來看,典型的低壓電弧離子源包含陰極、陽極、磁約束系統和真空腔室四部分。清華大學《等離子體工程基礎》指出,陰極材料多采用鎢或钍鎢合金以增強電子發射能力,而磁約束系統通過軸向磁場壓縮電弧,可使等離子體密度提升3-5個數量級。美國物理聯合會(AIP)的實測數據顯示,此類離子源在薄膜沉積領域可實現90%以上的離化率,顯著優于常規濺射技術。
該技術已廣泛應用于半導體制造(如離子注入)、表面改性工程(如刀具鍍膜)和航天器推進系統。中科院《真空科學與技術學報》的對比實驗表明,采用脈沖調制電弧可将離子能量分布半高寬控制在5 eV以内,這對制備納米級多層膜結構具有決定性作用。
低壓電弧離子源是一種利用低壓電弧放電産生等離子體,并從中引出離子束的裝置。以下從定義、工作原理、結構特點和應用領域進行綜合解釋:
核心定義 由兩部分構成:
工作原理 在均勻磁場環境中,陰極熱發射電子與低壓氣體(如氩氣)碰撞産生等離子體。陽極筒(與磁場同軸向)引導放電,形成高密度等離子體弧柱,最終通過電極設計從側向或軸向引出離子束。
結構特點
主要應用
該技術通過低壓環境下的高效電離特性,在精密制造和航天領域具有顯著優勢。更多技術參數可參考離子源電源廠商的行業标準文檔。
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