離子注入設(shè)備和方法

離子注入設(shè)備和方法

最簡(jiǎn)單的離子注入機(jī)（圖2）應(yīng)包括一個(gè)產(chǎn)生離子的離子源和放置待處理物件的靶室。當(dāng)前主要有以下幾種類(lèi)型的注入機(jī)：

1. 質(zhì)量分析注入機(jī)，能注入任何元素。它有如下優(yōu)點(diǎn)：
a. 能產(chǎn)生任何元素的離子。
b. 能產(chǎn)生純的單能離子束，對(duì)目的明確的開(kāi)發(fā)研究特別有利。
c. 能很準(zhǔn)確地確定處理參數(shù)。
d. 靶室壓強(qiáng)低，可限制污染。
e. 離子束能量變化范圍很寬。
缺點(diǎn)是：
a. 束流一般較小。
b. 機(jī)器昂貴且復(fù)雜，需專(zhuān)門(mén)人員操作和維修。
c. 處理復(fù)雜形狀時(shí)，要求樣品翻轉(zhuǎn)。
2. 氮注入機(jī)，只能產(chǎn)生氣體束流（幾乎只出氮)。主要用于工具的注入。其優(yōu)點(diǎn)如下：
a.操作維修簡(jiǎn)單。
b.束流高。
c.可以制成巨型的機(jī)器。
缺點(diǎn)是：
a.束流均勻性一般較差（但通?？蓾M(mǎn)足工具的處理）。
b.離子束組分的相對(duì)分量不穩(wěn)定，且其能量和劑量也不能確定。
c.因?yàn)殡x子源一般靠近靶室，在處理過(guò)程中靶室壓強(qiáng)較高，會(huì)使處理表面氧化。
d.處理復(fù)雜形狀時(shí)要求工件翻轉(zhuǎn)。
3. 等離子源注入機(jī)(PIII)
PIII 裝置（圖3）不是由離子源中產(chǎn)生的離子束射向分離靶室中的工件上，而是離子源環(huán)繞著工件。其做法是在靶室中產(chǎn)生等離子體，因此等離子體是環(huán)繞著注入工件的。這樣就沒(méi)有了直射性的限制。其優(yōu)點(diǎn)如下：

a.簡(jiǎn)單，成本低。勿需產(chǎn)生和控制離子束，只需運(yùn)行真空系統(tǒng)。
b.不需工件的轉(zhuǎn)動(dòng)和掃描。
c.垂直入射注入。
d.高束流覆蓋整個(gè)表面，故可忽略強(qiáng)離子束掃描引起的局部受熱問(wèn)題。
缺點(diǎn)是：
a.任何等離子體的不均勻性將引起不均勻注入。
b.離子能量受限制。
c.存在與靶室中所有離子均會(huì)注入，劑量和能量不易確定。
d.電流脈沖的效果尚無(wú)大量資料確證。
其它類(lèi)型注入機(jī)
目前還研制出了金屬蒸發(fā)真空電弧離子源（MEVVA），它是在注入元素組成的電極表面引燃電弧而產(chǎn)生離子束的，它解決了固體元素直接注入這一難題。
這個(gè)領(lǐng)域還在不斷的發(fā)展中，必將會(huì)有許多新的儀器與設(shè)備涌現(xiàn)出來(lái)。