利用不同的安表/電壓源測(cè)量離子束

離子源用以獲得離子束的裝置。在各類(lèi)離子源中，用得最多的是等離子體離子源，即用電場(chǎng)將離子從一團(tuán)等離子體中引出來(lái)。這類(lèi)離子源的主要參數(shù)由等離子體的密度、溫度和引出系統(tǒng)的質(zhì)量決定。屬于這類(lèi)離子源的有：潘寧放電型離子源射頻離子源、微波離子源、雙等離子體源、富立曼離子源等。另一類(lèi)使用較多的離子源是電子碰撞型離子源，主要用于各種質(zhì)譜儀器中。此外，離子源還有表面電離源、光致電離離子源、液態(tài)金屬離子源等類(lèi)型。 離子束照射和摻雜的過(guò)程是非熱平衡過(guò)程，因此用這種方法可以獲得用一般冶金和化工方法無(wú)法得到的新材料。能量較低(50～400keV)的專(zhuān)門(mén)用于離子注入的小型加速器“離子注入機(jī)”，已成為一種專(zhuān)門(mén)設(shè)備，體積相當(dāng)于一臺(tái)電子顯微鏡或高壓示波器，使用維護(hù)都很方便(見(jiàn)彩圖[通用的200keV離子注入機(jī)])。在類(lèi)金剛石材料、高溫超導(dǎo)材料、磁性材料、感光材料等的研究中，已廣泛應(yīng)用離子束，一門(mén)新興的冶金學(xué)──“離子注入冶金學(xué)”正在形成。

　　測(cè)量方法

　　如果離子源偏離地電位，那么離子收集電極多半處在地電位。在這種情況下，可以使用簡(jiǎn)單的真空同軸接頭來(lái)進(jìn)行從收集電極到皮安計(jì)的連接。圖4-16示出6485型皮安計(jì)從離子收集電極測(cè)量電流的情況，這時(shí)儀器工作在地電位。

　　然而，如果離子源處在地電位，離子收集電極必須偏離地電位。6485型皮安計(jì)只能偏離地電位大約42V，所以必須使用能夠浮地電位達(dá)500V的6487型皮安計(jì)。圖4-17是6487型皮安計(jì)浮地測(cè)量離子束的一個(gè)例子。

　　皮安計(jì)的高端通過(guò)三同軸的真空接頭連到離子收集電極。皮安計(jì)的低端由電壓源偏離地電位。出于安全的考慮，當(dāng)偏置電壓大于42V時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用三同軸的真空接頭。6487型皮安計(jì)能夠浮地高達(dá)500V。

　　如果無(wú)法找到三同軸的真空接頭，可以在絕緣的BNC連接處構(gòu)建金屬安全屏蔽(圖4-18)。將該金屬安全屏蔽接地。

　　如果對(duì)地的浮地電壓小于42V，絕緣的BNC接頭就不需要安全屏蔽。

　　完成電路連接之后，接通偏置電壓，在沒(méi)有離子束電流的情況下進(jìn)行電流測(cè)量，以驗(yàn)證系統(tǒng)能夠正常工作。如果這時(shí)的電流比要測(cè)量的電流大得多，系統(tǒng)中一定存在著寄生泄漏通路，必須將其糾正。