考夫曼离子源专题培训课件
各类工业用离子源原理-国外资料
Broad-Beam Industrial Ion Sources 工业用宽光束离子源Staff of Kaufman & Robinson, Inc. H.R. Kaufman 考夫曼博士Technical Note KRI-01介绍一束宽的离子束通常直径几厘米或更大。
光束直径也比德拜长度大得多，德拜长度是电场能穿透等离子体的典型距离。
如果一束宽光束要保持在接近地电位，它就必须被中和(参见Tech. Note KRI-02)。
为了中和，在离子束的每一体积中必须有大约相等数量的电子和带正电的离子。
对于绝缘的目标，电子和closed-drift离子到达的数量必须相等。
目标可以是溅射靶材，也可以是衬底。
宽离子束中的离子能不超过2000ev。
(单电荷离子通过2000伏特的电势差“跌落”获得2000 eV的能量。
)为了使损伤最小化，能量通常为1000 eV或更少。
这里不考虑高能注入型的应用。
只考虑防止加工表面损伤从而下降离子能量。
宽束离子束有两大类:栅格型和无栅格型。
栅格离子源栅格离子源的示意图如图1所示，其中描述了直流放电。
离子是由圆形或长方形放电室中的放电产生的。
可以使用几种类型的电子发射阴极。
如图1所示热灯丝类型。
离子也可以通过射频放电产生，而射频放电不需要电子发射阴极。
通过束流电源，放电室保持在正电位。
离子通过屏极上的小孔和加速器栅格被加速，这些栅格一起被称为离子光学。
可以使用不同的网格结构。
最常见的是双栅极光学。
直流放电时，屏栅极接近阴极电位。
通过RF放电，屏栅极与束流电源的正端形成回路。
正离子从正极放电室通过离子光学加速到达近地电位的目标。
加速器栅格相对周围的真空室是负电位，以防止电子从中和器通过离子光学倒退。
假设一个单电荷离子，在使用这类离子源时，离子获得的能量(单位为eV电子伏特)等于束流阳极电压，单位为V。
图一：有栅极离子源原理图栅极离子源的工作压力在0.5毫托或以下。
离子束的输出取决于离子光学设计。
an en in un(第三课时(PPT)4-4
由于氢氧化锂溶解度不大而且锂与水反应时放热不能使锂融化，所以锂与水反应还不如钠剧烈，反应在进行一段时间后，锂表面的氮氧化物膜被溶解，从而 使反应更加剧烈。在℃左右容易；/ 太阳能路灯 ；与氢发生反应，产生氢化锂，是唯一能生成稳定得足以熔融而不分解的氢化物的碱 金属，电离能. 电子伏特，与氧、氮、硫等均能化合，是唯一的与氮在室温下反应，生成氮化锂（Li?N）的碱金属。由于易受氧化而变暗。如果将锂丢进浓硫 酸，那么它将在硫酸上快速浮动，燃烧并爆炸。如果将锂和氯酸钾混合（震荡或研磨），它也有可能发生爆炸式的反应。 锂的一些反应的化学反应方程式叙
被认定是一种元素到工业化制取前后历时7年。电解氯化锂制取锂要消耗大量的电能，每炼一吨锂就耗电高达六、七万度。 工业上可以用如下的方法制备锂 单质： 将氯化锂在不超过其熔点(℃)的温度下灼烧干燥h。 使用经过氢氧化钾脱水干燥的、新蒸馏的吡啶溶解上述氯化锂，制成.%的氯化锂的吡啶溶液作为 电解液。用石墨板作阳极，光洁的铂片或铁片作阴极，无隔膜。电解时采用的电压为.4V，电流密度为.～.A/c㎡。
述如下： 4 Li + O? = Li?O （反应条件：自发反应，或者加热，或者点燃）(燃烧猛烈） [4] Li + N? = Li?N（反应条件：自发反应，或者加热，或者点燃） Li + S = Li?S （该反应放出大量热，爆炸！） Li + H?O = LiOH + H?↑（现象：锂浮动在水面上，迅速反应，放出无色气体） Li + CH?CH?OH(乙醇) = CH?CH?OLi(乙醇锂) + H?↑ 4 Li + TiCl? = Ti + 4 LiCl Li + NH?(l.) = LiNH? + H?↑ [4] 氢化锂遇水发生猛烈的化学反应，产生大量的氢气。两公斤氢化锂分解 后，可以放出氢气.千升。氢化锂的确是名不虚传的“制造氢气的工厂”。第二次世界大战期间，美国飞行员备有轻便的氢气源——氢化锂丸作应急之用。飞 机失事坠落在水面时，只要一碰到水，氢化锂就立即与水发生反应，释放出大量的氢气，使救生设备(救生艇、救生衣、讯号气球等)充气膨胀。 制取方法编 辑 安第斯高原上的乌尤尼盐沼 安第斯高原上的乌尤尼盐沼 年，本生和马奇森采用电解熔化氯化锂的方法才制得它，工业化制锂是在 年由根莎提出的，锂从
第4节能量之源
2．CO2浓度 (1)原理：影响暗反应阶段C3的生成。 (2)曲线：
目录
外因：温度、光照强度 (3)分析：P 点的限制因素内因：酶的数量和活性、
色素含量、C5的含量
(4)应用： ①种植大棚蔬菜时，多施有机肥、人工增施 CO2； ②大田作物应多施有机肥和实施秸秆还田，或南北向种植以 保证空气顺畅流通。
第4节 能量之源 ——光与光合作用
目录
• • • • •
回
高
易
实
知
归
频
错
验
能
教
考
辨
探
演
材
点
析
究
练
夯
深
技
专
强
实
度
法
项
化
基
剖
提
突
闯
础
析
升
破
关
回归教材•夯实基础
基础盘点 一、捕获光能的色素和叶绿体的结构 1．捕获光能的色素[判一判] (1)色素提取液是无水乙醇，分离液是丙酮。(×) (2)不同色素在滤纸条上的扩散速度与其在层析液中的溶解 度呈正相关。(√) (3)分离结束后，滤纸条上的颜色自上而下依次是黄绿色、 蓝绿色、黄色和橙黄色。(×) (4)叶绿素和类胡萝卜素都主要吸收蓝紫光，都能将光能转 化为化学能。(×) (5)叶绿体中的色素都不吸收绿光。(×)
目录
2．叶绿体 (1)结构示意图
目录
暗反应
色素 与光合反应有关的酶
决定 (3)功能：进行__光__合__作__用_____的场所
证明 (4)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于__叶__绿__体____被光束 照射的部位。
目录
提醒 (1)叶绿体和液泡中都有色素，但只有叶绿体中的色 素参与光能的捕获。 (2)并非所有的植物细胞都含有叶绿体；并非能进行光合作 用的生物一定含叶绿体。
离子色谱培训讲义PPT幻灯片
Cl-
SO4-
NO3-
F-
00
32
5.00
10.00 Retention time(min)
15.00
3. 离子色谱仪的组成
电化学检测
100 1
nC
2
3 4 5 6
Column ：
CarboPac PA10
Eluent :
18 mM NaOH
Flow rate:
1 mL/min
Detection: Pulsed amperometry,
➢ 根据需不需要柱后衍生化处理，可以将离子色谱检测器分为以下两类
1. 不需柱后衍生检测器：
a) 电导检测器 适用范围：常规阴、阳离子，例如CL-、ＳＯ４２－、Ｎａ＋、ＮＨ４＋、Ｃａ２＋等 原理：根据电导池中的溶液电导率变化，产生相应的电信号
b) 安培检测器（电化学检测器） 适用范围：易发生氧化还原反应的物质，例如糖类、脂肪胺、芳香胺、醇类等 原理：通过施加电压，被测物质发生氧化还原反应，电荷转移到工作电极，输出相应电 信号
SHP离子色谱培训
培训人：邢耀宇
1
上海舜宇恒平
IC1800 高效离子色谱系统
快速 便捷 稳定
上海舜宇恒平科学仪器有限公司 2
SHANGHAI SUNNY HENPING SCIENTIFIC INSTRUMENT CO.,LTD
报告内容
1
离子色谱认识
2
离子色谱的分类
3
离 子 色 谱 仪的 组 成
分离机理
➢ 以Donnan膜理论为基础，电离的组分不能进入树脂微孔，而不电离的组分可以进入树脂微孔发生保留。同 时根据保留时间的不同而分离。
HA
保留时间的影响因素
考夫曼离子源
考夫曼离子源放电效率的提高
• 考夫曼离子源一般采用低磁场的轴向发 散场及多磁极场。在发散场中电子沿发 散的轴向磁力线作螺旋运动并来回振荡 。在多极磁场中沿着放电室四壁布置了 软铁片制成的磁极靴，将磁钢夹在磁极 之间，并使相邻的磁钢极性相反。于是 ，在放电室四壁构成了电子磁障，高速 电子受到磁障的反射将不能到达阳极， 从而延长了高速电子的自由程，提高了 放电效率。
基本结构示意图
工作原理
• 从阴极(普通为直热式灯丝，也可采用带有 氧化物发射体作为插入件的空心阴极)发射 出来的电子，经过阴极鞘层被加速获得相应 于等离子体与阴极之间电位差的能量。等离 子体的电位接近于阳极电位，只高几伏。这 类高速电子与从进气口均匀进入放电室的气 体原子相碰撞形成等离子体。形成的离子少 部份被离子光学系统拔出形成离子束，大部 分离子则要和壁面复合。碰撞后形成的慢电 子则作为等离子体电子存在。 为了构成放 电通路，该类慢电子必须通过扩散到达阳极
考夫曼离子源
• 基本结构 • 工作原理 • 性能特点 • 应用实例
目录
基本结构
• Kaufman 离子源是最早出现、最基本的 离子源,原理结构如图1所示,阴极 (Cathode)、阳极(Anode)、栅极(Grids)、 放电室圆筒构成气体放电室(Discharge Chamber),栅极构成离子光学系统。放电 室筒外设置磁铁,通过磁路使磁力线穿过 放电室,磁力线从阳极向栅极方向发散并 布满栅极,栅极极靴收集磁力线回到磁铁 。
工程技术课件
超声波特点：
1）超声波能传递很大的能量；
2）当超声波在液态介质中传播时，在介质中连续形成压 缩和稀疏区域，产生压力正负交变的液压冲击和空化现象；
3）超声波通过不同介质时，在界面上发生波速突变，产 生波的反射和折射；
4）超声波在一定条件下，会产生波的干涉和共振现象。
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2）生产率高；
3）能以简单的直线进给运动一次完成复杂型腔表面的 加工，不产生变形和残余应力，也无飞边、毛刺等；
4）可获得较好的表面粗糙度，加工精度不高；
5）加工过程中，工具阴极在理论上不会损耗，可长期 使用。
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工程技术课件
8.2.4 超声加工
超声加工也称超声波加工（简称USM），超声加工不仅能 加工金属导电材料，而且更适宜加工玻璃、陶瓷、半导体锗 和硅片等不导电的非金属脆硬材料，还可以用于清洗和探伤 等。
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工程技术课件
8.2.2 电火花线切割加工
电火花线切割加工是在电火花加工基础上发展起来的 一种加工工艺（简称WEDM）。其工具电极为金属丝（钼丝 或铜丝），在金属丝与工件间施加脉冲电压，利用脉冲放 电对工件进行切割加工，因而也称线切割。
1.电火花线切割加工的原理
电火花线切割加工的电蚀原理与电火花加工的原理相 同，其加工原理如图8-2所示。
离子束加工装置中的主要系统是离子源，如图8-8是 其中一种，称为考夫曼型离子源。
4.离子束加工应用
1）刻蚀加工；
2）镀膜加工；3）离Leabharlann 注入加工。PPT文档演模板
工程技术课件
思考题
1.试简述特种加工的产生与发展以及对机械制造工艺技 术的主要影响。
离子PPT课件10 人教版优质课件
远
原子核
原子结构示意图
质子数（核电荷数）
电子数 电子层
分组讨论：
1、下面的元素的原子结构示意图排列有什么规 律？ 2、下面的元素中，哪些是金属元素？哪些是非金属元 素？
哪些是 稀有气体元素？
3、元素的化学性质和原子那些结构关系最密切？
3、元素性质与元素最外层电子数的关系
元素分类 最外层电子数 得失电子倾向 化学性质
18 、不要装大，对于装大的人，最好的办法就是，捡块砖头，悄悄跟上去，一下子从背后放倒他。 11 、学习要专心致志，聚精会神。即使拥有高智商和好老师，但是如果学习三心二意，也是一无所获。 10 、面对问题，我们不能退缩，因为退缩并不能解决问题。只有努力寻求解决之道，才是上策。 9 、祸兮福之所倚，福兮祸之所伏。孰知其极?其无正也。正复为奇，善复为妖。人之迷，其日固久。 8 、人没有获得成功的时候，成功是神秘的，值得人们苦苦地追求;但当获得成功时，会觉得不过如此，还会觉得有一种失去对手的空虚。 9 、如果我们消极地生活，那么迟早会深困在自己建造的“房子”里。 10 、以前喜欢一个人，可以任由招之即来，挥之即去。现在喜欢一个人，仍可以招之即来，但不再接受挥之即去。因为我现在知道，我很好，所以你爱我，也只有一次机会。 10 、争分夺秒巧复习，勤学苦练创佳绩、攀蟾折桂，舍我其谁。 2 、拼一载春秋，搏一生无悔。 11 、如果你知道你的具体的目的地，而且向它迈出了第一步，你便走上了成功之路!用小步而不是迈大步越过一个个障碍，你就会走向成功的巅峰。 8 、每朵花都有盛开的理由。 9 、善于把握事物的规律，掌握事物的正确动向，你就会事半功倍，而后取得最后的成功。 6 、凭借财大气粗来改变自己在公众中的丑陋形象是不明智的，一切的成功都是靠自己的努力得来的，并不是靠攀高结贵。 4 、人生会遇到很多障碍，这些障碍就像阻挡我们的布帘子，我们要勇敢地掀起它。 2 、人生就是一个历程，我们既要追求结果的成功，更要注重过程的精彩。 16 、万事提前做好周全的准备，是很有必要的，不然，等到事情发生，你再去应付，可能已来不及了。
考夫曼维护指南(交流)K-17
北京安恩科技K-17考夫曼离子源维护指南1 中和灯丝当离子源使用一定时间后，中和灯丝会越烧越细(中和灯丝电流变小)，最终中和灯丝烧断。
中和电极螺母中和灯丝总长240mm左右（含两端固定部分）的Φ0.4mm或0.5mm 的钨丝(灯丝规格根据电源型号而定)，直接安装在中和电极杆上，旋紧M4滚花螺母即可。
请使用厂家标明规格的钨丝，否则离子源可能无法正常工作。
更换中和灯丝时，尽量避免灯丝断后掉入栅网的孔内，方法1：使用盖子放置在栅网上方，遮挡中和灯丝碎片进入栅网孔内，以免引起栅网间异常放电。
方法2：将外筒从离子源上移开后再更换中和灯丝。
2 栅网清洗离子源经一段时间使用后，栅网表面会被污染，污染可能来自蒸发膜料的沉积，也可能来自离子束下游溅射基板带来的污染，通常绝缘沉积物会使栅网表面绝缘，因而引起栅网间异常放电出现。
而导电材料的污染，有可能使栅网绝缘片或绝缘子被污染后，引起栅网间绝缘下降或短路。
栅网是考夫曼离子源的核心部件，请定期进行维护，保证离子源正常工作, 正确、及时的保养可以延长栅网的使用寿命。
正常使用情况下，栅网可使用数年之久。
2.1栅网分解将K-17离子源外筒拆下，如图2所示将两个栅网固定螺母松下来，然后可以将栅网组件整体拆下来。
图2 K-17考夫曼离子源栅网架固定螺母如图2所示，将栅架M4固定螺母松开，把栅网组件从源头上取出。
如图3所示为K-17离子源栅网组件，它由加速栅架、屏栅架、加速栅、屏栅、固定绝缘子、栅网绝缘片及固定螺钉、螺母组成。
图3 K-17考夫曼离子源栅网组件图4 K-17考夫曼离子源加速栅架固定M5×10螺钉如图3、4所示，将加速栅架M8×10固定螺钉松开（请选用M5×8-10M5×10螺钉 M5×10螺钉 M5×10专用固定螺钉加速栅架栅网的螺钉，过长的螺钉将导致栅间短路），然后松开M3×16的加速栅连接固定螺钉，如图5所示。
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基本结构示意图ຫໍສະໝຸດ 工作原理 从阴极(普通为直热式灯丝，也可采用带有氧化物发射 体作为插入件的空心阴极)发射出来的电子，经过阴极 鞘层被加速获得相应于等离子体与阴极之间电位差的 能量。等离子体的电位接近于阳极电位，只高几伏。 这类高速电子与从进气口均匀进入放电室的气体原子 相碰撞形成等离子体。形成的离子少部份被离子光学 系统拔出形成离子束，大部分离子则要和壁面复合。 碰撞后形成的慢电子则作为等离子体电子存在。 为了 构成放电通路，该类慢电子必须通过扩散到达阳极被 阳极接收。部分中性气体原子也要从离子光学系统中 逸出。真空室中部分气体原子则也要通过离子光学系 统返流进入离子源。为了延长高速电子的自由程，阻
目录
基本结构 工作原理 性能特点 应用实例
基本结构
Kaufman 离子源是最早出现、最基本的离子源,原理结 构如图1所示,阴极(Cathode)、阳极(Anode)、栅极 (Grids)、放电室圆筒构成气体放电室(Discharge Chamber),栅极构成离子光学系统。放电室筒外设置 磁铁,通过磁路使磁力线穿过放电室,磁力线从阳极向栅 极方向发散并布满栅极,栅极极靴收集磁力线回到磁铁。
考夫曼电源
光学镀膜机
12厘米考夫曼离子源快速电子轨迹模拟
考夫曼离子源局部工作照
早期考夫曼推进器
考夫曼离子源实际图片
谢谢
离子束的形成
放电室中产生的离子向所有的边界扩散,并且在等离子 体与栅极附件形成弓形离子鞘,经栅极离子光学系统加 速引出放电室形成离子束。
性能特点
考夫曼离子源是应用较早的离子源。属于栅格式离子 源。首先由阴极在离子源内腔产生等离子体，让后由 两层或三层阳极栅格将离子从等离子腔体中抽取出来。 这种离子源产生的离子方向性强，离子能量带宽集中， 可广泛应用于真空镀膜中。缺点是阴极（往往是钨丝） 在反应气体中很快就烧掉了，另外就是离子流量有极 限，对需要大离子流量的用户可能不适和。
考夫曼离子源放电效率的提 高
考夫曼离子源一般采用低磁场的轴向发散场及多磁极 场。在发散场中电子沿发散的轴向磁力线作螺旋运动 并来回振荡。在多极磁场中沿着放电室四壁布置了软 铁片制成的磁极靴，将磁钢夹在磁极之间，并使相邻 的磁钢极性相反。于是，在放电室四壁构成了电子磁 障，高速电子受到磁障的反射将不能到达阳极，从而 延长了高速电子的自由程，提高了放电效率。
Kaufman离子源具有较宽的工作状态,在Ar作为工作气 体时,阴极灯丝具有较长寿命和较稳定的工作状态。但 是灯丝的消耗会对基片带来污染,而使用氧气和反应气 体时,兼容性差,灯丝寿命和稳定性会大大下降,同时产 生的C、F 沉积构成的绝缘层会导致离子源不能正常工
各类离子源的优缺点比较
考夫曼离子源的应用
原初电子区
阴极材料由电子发射性能较好的难熔金属W或Ta构成, 发射的原初电子密度由灯丝的温度(即阴极电流)控制。 热阴极在阳极电场作用下发射电子,由于阳极前有磁力 线横过,阴极发射的绝大部分原初电子不能直接打到阳 极,只有沿着磁力线可直达阳极的小部分原初电子和大 量的低能、回旋半径较大的麦氏电子才能被阳极吸收。 原初电子被限制在阴极平面、与阳极直接相交的磁力 线和屏栅围成的边界内,这个区域称为原初电子区。阴 极发射的原初电子可在此进行有效的电离过程,因此等 离子体也基本限制在这个区域内。