本实用新型涉及超高真空设备的小型带电粒子发射装置，尤其涉及一种潘宁离子源。
背景技术：
表面科学的研究内容主要包括表面状态、表面扩散、表面重建、表面声子、表面等离子激元、电子的发射和隧道效应、自旋电子、以及自组装和纳米结构等。获得和控制表面原子精度的构造，是表面科学的基础，也是纳米科技的前提。典型的表面处理手段有解离、退火和离子溅射,而退火和离子溅射几乎是表面分析仪器的标准配置。退火相对简单，只要能实现精准的温度控制即可。离子溅射需要通过离子源枪来实现，离子源将质量大且不活性的氩(ar)原子离子化后加速到数千电子伏特，照射到样品表面。离子源的种类有很多，包括冷阴极潘宁离子源、热阴极离子源、电子回旋共振离子源等。潘宁离子源是一种研究得比较早的离子源，发展到今天，已经成为一种技术较成熟的离子源。现有的潘宁离子源虽然使用寿命长，但是可持续能力较差，耐高温烘烤能力较差，未能广泛应用。
技术实现要素：
根据上述提出的技术问题，而提供一种潘宁离子源：本实用新型采用的技术手段如下：
一种潘宁离子源，包括磁石机构、离子产生与引出机构、离子加速机构。
所述磁石机构罩在外罩外部，其用于给电子施加洛伦兹力；
所述离子产生与引出机构包括所述外罩、阴极屏蔽罩、阴极压片和阳极筒，所述外罩连接有电极法兰，所述阳极筒与进气法兰相连，阴极屏蔽罩两端设有阴极压片，二者之间通过绝缘陶瓷进行绝缘，其中的一个阴极压片设有孔，作为离子的输出口；
离子加速机构包括加速筒、固定环和压板，加速筒、固定环与压板通过螺纹连接，压板还与接口法兰连接。
进一步地，所述磁石机构包括磁石和磁石外罩，磁石与磁石外罩通过磁力吸附在一起。
进一步地，加速筒与带孔的阴极压片之间设有有磁不锈钢。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、潘宁离子源为冷阴极离子源，不存在灯丝断等问题，续航能力强。
2、通过更换带孔阴极压片，小孔大小可调，使得离子能量可调，束流可调。
3、阴极没有额外的热源，结构加简单紧凑，可持续可靠工作。
4、加速筒可进行加速和聚焦。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是潘宁离子源的结构示意图。
图2是潘宁离子源的剖视图。
图3是局部放大图。
图中：1、磁石机构；2、电极法兰；3、进气法兰；4、磁石；5、磁石外罩；6、外罩；7、绝缘板；8、接口法兰；9、阴极屏蔽罩；10、阴极压片；11、阳极筒；12、绝缘陶瓷；13、带孔阴极压片；14、有磁不锈钢；15、准直孔；16、加速筒；17、固定环；18、压板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明，但本实用新型并不局限于具体实施例。
如图1-3所示，潘宁离子源包括磁石机构1、离子产生与引出机构、离子加速机构。
所述磁石机构包括磁石4和磁石外罩5。磁石与磁石外罩通过磁力紧紧吸附在一起，将磁石系统罩在外罩6上，外罩6与阴极屏蔽罩9之间设有绝缘板7，所述外罩连接有电极法兰2，磁石系统可以给电子施加洛伦兹力，电子做螺旋线运动，增加电子与氩气原子的碰撞概率，本实施例中，磁石外罩5能够拆卸，其下方设有匹配两个电极法兰2和进气法兰3的缺口。
所述离子产生与引出机构包括阴极屏蔽罩9、阴极压片10、阳极筒11、带孔阴极压片13和有磁不锈钢14。氩气通过进气法兰3可进入阳极筒11内，此时阳极筒内的部分电子会在电场和磁场的作用下做螺旋线运动，在运动过程中与氩气原子发生碰撞产生氩离子。阴极压片10处于阴极屏蔽罩的内部，用过三个绝缘陶瓷12将两者绝缘，阴极屏蔽罩的阴极压片，为一端带有小孔的带孔阴极压片13，其作为离子的输出口。有磁不锈钢14可以使磁场从中穿过，对磁力线有束缚，带孔阴极压片13可以进行更换，小孔的大小决定射出去离子的密度，从而决定束流强度。加速筒与带孔阴极压片之间还设有准直孔15，其用于给离子准直，让发散的离子可以撞到准直孔上消失。
离子加速机构包括加速筒16、固定环17和压板18。加速筒固定环与压板通过螺纹连接，压板同时又通过螺纹与接口法兰8连接，加速筒是一个不带电的圆筒，离子带正电，加速筒比离子电位低，会将离子吸引出来，起到加速作用，聚焦作用也是因为有部分发散的离子会碰壁消亡。
本实用新型由于潘宁离子源选用的材料为sus304、sus430、磁石和陶瓷，所以可耐220℃的高温烘烤。
潘宁离子源的接口法兰与超真空腔室的法兰连接，潘宁离子源是一种往复震荡电子激发的电子碰撞型离子源。潘宁离子源内部充入待电离气体，放电时，稳恒的强磁场从离子源的轴向通过，阴极与阳极筒间加以放电电压。电子在阴阳极间隙上受到电场的加速作用获得一定的初速度。电子在阳极筒中的运动可以分解为垂直于阳极筒轴线的运动和平行于阳极筒轴线的运动：在垂直于阳极筒轴线的方向上，电子在由阴阳极组成的放电区域中受到电场、磁场的约束在其中做螺旋运动；同时，在平行于阳极筒轴线方向上，电子受到轴向电场力作用，在阴极之间来回震荡。因此，电子在碰壁消亡之前的运动路程大大增加，提高每个电子与空间中性粒子碰撞的几率，提高了放电腔内等离子体的浓度，使得这种放电结构在很低的气压下也能正常放电。放电腔内的气压和等离子体密度都高于外侧的真空环境。如若不加磁场直流放电离子源也可以放电，加磁场后离子束密度增加。离子能量可在0～5kv的范围内任意调节，可根场景选用合适的能量。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
1.一种潘宁离子源，其特征在于：包括磁石机构、离子产生与引出机构、离子加速机构，
所述磁石机构罩在外罩外部，其用于给电子施加洛伦兹力；
所述离子产生与引出机构包括所述外罩、阴极屏蔽罩、阴极压片和阳极筒，所述外罩连接有电极法兰，所述阳极筒与进气法兰相连，阴极屏蔽罩两端设有阴极压片，二者之间通过绝缘陶瓷进行绝缘，其中至少一个阴极压片设有孔，作为离子的输出口；
离子加速机构包括加速筒、固定环和压板，加速筒、固定环与压板通过螺纹连接，压板还与接口法兰连接。
2.根据权利要求1所述的潘宁离子源，其特征在于，所述磁石机构包括磁石和磁石外罩，磁石与磁石外罩通过磁力吸附在一起。
3.根据权利要求1所述的潘宁离子源，其特征在于，加速筒与带孔的阴极压片之间设有有磁不锈钢。
技术总结