真空镀膜中使用的离子源

真空镀膜 中使用的离子源有多种不同类型。主要有：高频离子源、电弧放电离子源、考夫曼离子源、射频离子源、霍尔离子源、冷阴极离子源、电子回旋离子源、阳极层离子源、电感耦合离子源以及可能还有很多其他类型没有提到的离子源。

尽管离子源有多种类型，但目标是在线清洁、改善镀层表面的能量分布以及调节以增加反应气体的能量。离子源可以大大提高薄膜与基体的结合强度，以及薄膜本身的硬度和耐磨、耐腐蚀性能。

高频离子源

通过稀气体中的高频放电来电离气体通常用于产生低电荷状态的正离子，但有时也从中感应出负离子并用作负离子源。

在高频电场中，自由电子与气体中的原子（或分子）碰撞并将其电离。带电粒子倍增的结果是形成感应放电并产生大量等离子体。高频离子源的放电管一般由耐热玻璃或石英管制成。高频场可以由管外的螺线管线圈或设置在管外的环形电极产生。前者称为电感耦合，后者称为电容耦合高频振荡器频率为10～10 Hz，输出功率在数百瓦以上。

有两种方法可以从高频离子源吸取离子。一种是在放电管顶部插入一根钨丝作为正极，在放电管末端有一个孔为负极，孔做成管状，离子从其中流出。另一种方法是将正极制成帽状并安装在引线电极附近，放电区域位于其另一侧。无论使用哪种引入方法，金属电极都被包裹在石英或玻璃中，以减少金属表面上的离子复合。

当将恒定磁场添加到高频放电区域时，由于共振现象，放电区域中的离子浓度会增加。有时，还会在引出区添加非均匀磁场以改善引出。

电弧放电离子源

一种离子源，其中通过均匀磁场中来自阴极的电子热发射来维持气体放电。为了减少气体消耗，排放区域通常是封闭的。阳极制成圆柱形，其轴线平行于磁场方向。磁场很好地限制了阴极发射的电子流，并电离阳极腔内气体的原子（或分子），形成具有高等离子体密度的弧柱。离子束可以垂直于轴线方向或沿轴线方向横向引导。

阳极层离子源

如果工具镀有耐磨层，一般较厚，对膜厚均匀性要求不高，可采用离子电流较大、能级较高的离子源，如霍尔离子源或阳极层离子源。阳极层离子源，与霍尔离子源原理类似。将强磁场施加到环（矩形或圆形）中的窄缝上，工作气体被电离并通过阳极引导至工件。阳极层离子源可以做得很大很长，特别适合电镀大型工件，例如建筑玻璃。阳极层离子源的离子电流也较高。然而，离子流是弥散的，能级分布太宽。一般适用于大型工件、玻璃、磨损、装饰工件。然而，先进光学镀膜的应用并不多。

考夫曼离子源

考夫曼离子源是一种早期的离子源。它是一种栅格型离子源。等离子体首先由离子源内腔中的阴极产生，然后通过两层或三层阳极栅极从等离子体腔中引出。此类离子源产生高度定向的离子，离子能量带宽集中，可广泛应用于 真空镀膜。 缺点是阴极（通常是钨丝）在反应气体中很快烧坏，而且离子通量有限制，可能不适合需要大离子通量的用户。

霍尔离子源

霍尔离子源是一种阳极在强轴向磁场的帮助下电离工艺气体的系统。该轴向磁场的强烈不平衡将气体离子分离并形成离子束。由于轴向磁场太强，霍尔离子源离子束需要补充电子来中和离子流。