電子迴旋共振源

電子迴旋共振源是一種無陰極源。它具有電離度高，形成的電漿密度高，束流強度大，性能穩定可靠等優點。

這些特點不僅降低了離子源造價，而且能長期提供穩定的高品質離子束。在離子注入、離子刻蝕、薄膜技術、輻照育種、材料表面改性、離子束沉積等工農業、醫學與科研領域得到廣泛的套用。

基本介紹

• 中文名：電子迴旋共振源
• 外文名：Electron cyclotron resonance source
• 縮寫：ECRS
• 特點：密度高，束流強度大
• 套用：等離子注入、離子刻蝕、薄膜技術
• 結構：雙層結構

結構

結構如圖所示電漿弧腔採用雙層結構，用去離子水循環冷卻，內徑為7cm，長7cm。引出採用加速-減速電極系統，加速和減速間隙分別為6mm和3mm。產生的單電荷態離子先經過!6mm單孔電漿電極，再通過吸極引出。吸極加負電位，它與地極之間的電場可阻止束流路徑中的電子被反向加速至離子源內。工作氣體通過微波窗旁兩個進氣孔進入腔體。

原理

在離子源腔體內，軸向磁場由永磁鐵與三個輔助線包產生，當饋入微波頻率與電子在磁場中的拉摩迴旋頻率相等時會產生共振，電子獲得能量，從而使腔體內的工作氣體電離形成電漿。共振應滿足：

式中

——電子迴旋共振頻率（GHz）；

——靜磁場磁感應強度（T）。

當為2.45GHz時，按上式，應為8.75X10^-2T。實際在電漿腔內，由於受到電漿密度和迴旋電子的去磁作用等因素的影響，電子會在為8.75X10-2T附近形成共振並吸熱。

這是經典加熱理論得出的結果，但對於低溫電漿的加熱來說，所顯示的許多趨勢仍是正確的。

當電磁場沿磁場降低的方向向電子迴旋共振區域傳播時，非尋常波（X波）被反射，只有右旋極化波（R波）在這種條件下能到達電子迴旋共振區域產生共振。

對電子迴旋共振源來說，為了獲得流強足夠高的質子束，腔體中形成的是密度很高的非共振電漿，約為10¹⁸—10²⁰/m³。其電漿密度遠大於該頻率下的經典的電漿截止密度。

在該離子源中，腔體中的靜磁場的磁感應強度大於BECR。在這種高磁場、高密度的電漿區域中，電磁波以!角入射時，電子可以發生共振加速。

套用

電子迴旋共振源選用採用永磁體技術，減小了源體體積，基本上免去了對線包及線包電源的要求，又進一步降低了離子源的造價。採用微波放電加熱電漿，離子源使用壽命較長，可以長期供應高品質、高強流的離子束。

這種強流型電子迴旋共振源有著較為廣泛的套用。它可以用來進行醫學研究與疾病治療。也可以用在材料改性、非金屬表面沉積與鍍膜、半導體的摻雜與蝕刻、輻照育種等方面。