上海伯东 美国KRI 宽束工业离子源技术解析与应用选型指南
宽束离子源技术是材料表面处理与精密制造领域的核心工具，其产生的离子束直径通常达数厘米以上，离子能量通常低于2000 eV，以满足表面清洗、薄膜刻蚀与沉积等应用中对低损伤工艺的需求。Kaufman & Robinson, Inc. (KRI) 作为该技术的权威，在本技术报告中系统梳理了主流工业离子源的工作原理、性能特点与适用场景，为客户提供科学选型依据。
有栅格离子源：精密控制之选
有栅格离子源通过一套称为“离子光学系统”的栅极组件来提取并准直离子束。
1. 工作原理
图1：直流有栅格离子源示意图。其核心是通过栅极系统提取并加速离子。
如图1所示，在放电室中产生的正离子，在高压（束流电源提供）作用下，被加速穿过屏栅和加速栅上的精密孔径。离子最终以获得等于束流电源电压的能量轰击处于地电位的靶材。
2. 优势与局限
KRI 宽束网格离子源可选：KRI 射频离子源 RFICP 系列： RFICP 380、RFICP 220、RFICP 140 、RFICP 100、 RFICP 40
KRI 考夫曼离子源 Gridded KDC 系列： KDC 160、KDC 100、KDC 75、KDC 40、KDC 10
无栅格离子源：高效可靠之选
无栅格离子源取消了物理栅极，离子在准中性等离子体中直接加速，从而突破了有栅格源在低能高流应用上的瓶颈。其中，端霍尔离子源和阳极层离子源是工业界最主流的两种类型。
1. 端霍尔离子源
图2：端霍尔离子源示意图。其结构简单，能在低能下提供高束流。
如图2所示，端霍尔离子源以其可靠性和坚固性著称。
-
工作特性：离子束流约为放电电流的20-30%，平均离子能量约为放电电压的60-70%。
-
核心优势：能够在200 eV及以下的低离子能量下，产生非常大的离子束流，非常适合需要高电流、低能量以避免损伤的工艺，如光学薄膜致密化、表面活化等。
-
应用局限：难以产生高离子能量，且束流呈发散状，难以准直。
2. 阳极层离子源
图3：阳极层离子源示意图。其在阳极附近的薄层中完成离子加速。
如图3所示，阳极层离子源（一种闭合漂移离子源）以其结构简单和在较高能量下的稳定表现而应用。
-
工作特性：放电电压较高（约800-2000 V），因此离子能量也显著高于端霍尔源。
-
核心优势：结构极为简单（某些模式无需中和器），若其性能满足应用要求，则是一种非常经济耐用的选择。
-
应用局限：高离子能量可能导致靶材损伤；束流电位高，可能使绝缘靶材带电；磁极片和阳极的涂层或变形会 degrade 性能。
KRI 霍尔离子源 Gridless eH 系列包括、eH 3000、eH 2000、eH 1000、eH 400、eH 200、eH Linear
技术选型总结
KRI建议用户根据具体的工艺需求，在两种主流无栅格离子源之间做出选择：
|
特性维度
|
端霍尔离子源
|
阳极层离子源
|
|
离子能量
|
低 (通常< 200 eV)
|
高 (通常> 800 eV)
|
|
束流电流
|
高
|
中等
|
|
工艺温和度
|
极佳，低损伤
|
需注意潜在损伤
|
|
结构复杂性
|
简单、坚固
|
极为简单
|
|
典型应用
|
表面活化、光学薄膜致密化、离子辅助沉积
|
快速刻蚀、某些需要较高离子能量的沉积工艺
|
对于追求低能量、高电流、低损伤的工艺，端霍尔离子源是毋庸置疑的更优选择。它在保证高效处理的同时，能最大限度地保护基材和薄膜免受高能离子损伤。
结论
KRI的宽束离子源产品线全面覆盖了有栅格与无栅格技术，能够满足从科研到工业生产的各种苛刻需求。其中，端霍尔离子源凭借其在低能区无与伦比的电流输出能力和卓越的可靠性，已成为表面清洗、活化以及高性能光学镀膜等应用领域的主流解决方案。
伯东是德国 Pfeiffer 真空泵, 检漏仪, 质谱仪, 真空计, 美国 KRI 考夫曼离子源, 美国 inTEST 高低温冲击测试机, 美国 Ambrell 感应加热设备和日本 NS 离子蚀刻机等进口知名品牌的指定代理商.
若您需要进一步的了解详细信息或讨论, 请参考以下联络方式:
上海伯东: 罗先生 台湾伯东: 王女士
T: +86-21-5046-1322 T: +886-3-567-9508 ext 161
F: +86-21-5046-1490 F: +886-3-567-0049
M: +86 152-0195-1076 M: +886-939-653-958
ec@hakuto-vacuum.cn ec@hakuto.com.tw
www.hakuto-china.cn www.hakuto-vacuum.com.tw
伯东版权所有, 翻拷必究！
。该定律表明，在低电压下，离子束流会急剧下降，这限制了有栅格离子源在低能高流应用中的表现。