簡述射頻離子源系統(tǒng)的一些常識點

射頻離子源系統(tǒng)是電離中性原子或分子并從中引出離子束電流的裝置，它是受控聚變裝置中各種類型的離子加速器、質(zhì)譜儀、電磁同位素分離器、離子注入機、離子束刻蝕裝置、離子推進器和中性束注入機不可或缺的組成部分。

氣體放電、電子束與氣體原子(或分子)的碰撞、帶電粒子束使工作物質(zhì)的濺射和表層電離過程產(chǎn)生離子，離子被引出成束。根據(jù)不同的條件和用途，開發(fā)了許多類型的射頻離子源系統(tǒng)。廣泛使用的電弧放電離子源、PIG離子源、雙等離子體離子源、雙鵬源都是基于氣體放電過程，一般常稱為電弧源。高頻射頻離子源系統(tǒng)通過氣體中的高頻放電產(chǎn)生離子，也得到廣泛應用。新型重離子源的出現(xiàn)顯著改善了重離子的電荷狀態(tài)，其中比較成熟的有電子回旋共振離子源和電子束離子源。性能不錯的負離子源有兩種：轉(zhuǎn)移型和濺射型。在一定條件下，基于氣體放電過程的各種離子源都能提供一定的負離子束。射頻離子源系統(tǒng)是一門應用廣泛的學科，在許多基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，如原子物理、等離子體化學、核物理等，離子源是非常重要且不可缺少的設(shè)備。

高頻射頻離子源系統(tǒng)：利用稀薄氣體中的高頻放電現(xiàn)象使氣體電離，一般用于產(chǎn)生低電荷正離子，有時從其中引出負離子，用作負離子源。在高頻電場中，自由電子與氣體中的原子(或分子)碰撞并電離它們。由于帶電粒子的倍增，形成了無電極放電，并產(chǎn)生了大量等離子體。高頻離子源的放電管通常由Pax玻璃或石英管制成。高頻場可以由管外的螺線管線圈產(chǎn)生，也可以由套在管外的環(huán)形電極產(chǎn)生。前者稱為電感耦合，后者稱為電容耦合。高頻振蕩器的頻率為10 ~10 Hz，輸出功率在幾百瓦以上。

從高頻射頻離子源系統(tǒng)中提取離子有兩種方法：一種是在放電管的頂部插入一根鎢絲作為正極，在放電管的末端安裝一個帶孔的負極，將孔做成管狀，引出離子流；另一種方法是將正極做成帽狀，安裝在引出電極附近，而放電區(qū)域在另一側(cè)。無論哪種方式，金屬電極都應該用應時或玻璃包裹，以減少離子在金屬表層的復合。當恒定磁場施加到高頻放電區(qū)域時，放電區(qū)域中的離子濃度會由于共振現(xiàn)象而增加。

20世紀60年代以來，人們在半導體材料中注入一定量的硼、磷或其他元素，形成摻雜。摻雜深度可以通過改變離子的能量來控制，摻雜濃度可以通過積分離子電流強度來控制。離子注入法的重復性和可靠性優(yōu)于擴散法。離子注入摻雜已經(jīng)成為半導體大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，用離子注入取代舊的擴散工藝已經(jīng)成為一些器件發(fā)展的必然趨勢。