基于热电子放电的复合电子源

摘要

本发明公开了一种基于热电子放电的复合电子源，其包括：热丝电极组件、固定座、空心阴极放电组件、绝缘座、腔体连接组件、磁极，其主要是通过利用热丝电极组件导电受热后发生热丝放电，电子通过在空心阴极组件与热丝固定座形成阴极放电腔，空心阴极孔道及空心阴极组件中的放电筒形成多级级联碰撞放电，同时腔体连接组件外套装磁极可有效增加放电过程中的碰撞次数，使其形成大束流高能电子流；同时复合电子源内可形成三个冷却腔对热丝电极、阴极放电腔、空心阴极组件进行冷却，本发明具有以下优点和效果：本发明通过将空心阴极放电效应与热丝放电相结合，实现均匀稳定的放电且可达到更好的冷却效果，提高复合电子源的长时间高效稳定性。

权利要求

1.一种基于热电子放电的复合电子源，其特征在于：包括热丝电极组件、固定座、空心阴极放电组件、绝缘座、腔体连接组件以及磁极；其中热丝电极组件包括放电钨丝、钨丝固定套、钨丝座、进水管、接线板、钨丝绝缘座以及钨丝座压盖，热丝电极组件中的进水管将与钨丝座通过螺纹连接并形成空腔，能够实现冷却水的流通，作为第一冷却腔；固定座内设置有第二冷却腔，热丝电极组件通过带有绝缘套的螺栓将钨丝座压盖、钨丝绝缘座及钨丝座固定在固定座上；空心阴极组件包括空心阴极座、钽管套以及放电筒，空心阴极座内侧面设置有带有水道隔条的空腔，能够作为冷却水流道为第三水冷座，空心阴极座固定在固定座上并形成第一放电腔、空心阴极座上设置有若干空心阴极孔道，钽管套套装在孔道上，并形成第二放电腔，放电筒套装在空心阴极座背面，并形成第三放电腔；腔体连接组件包括阴极连接板、法兰环，法兰环为双侧标准法兰接口与法兰套焊接而成，一侧标准法兰接口通过标准法兰接口密封圈固定在阴极连接板上，另一侧标准法兰装配在空心阴极座上；腔体连接组件通过带有绝缘套的螺栓将绝缘座及空心阴极座紧固连接，两个电磁线圈套装在法兰环上。

2.根据权利要求1所述的基于热电子放电的复合电子源，其特征在于：包括设置的三个水冷腔，其中第一水冷腔通过进水管与钨丝座螺纹紧固形成的冷却腔；固定座上设置有围绕热丝电极组件的第二冷却腔；空心阴极座上设置有具有环形隔水条的第三冷却腔；第一冷却腔将对热丝电极组件进行冷却，第二冷却腔将对热丝电极组件及第一放电腔进行冷却，第三冷却腔将对整个空心阴极组件进行冷却，能够实现三个放电腔的冷却。

3.根据权利要求1所述的基于热电子放电的复合电子源，其特征在于：包括设置的三个放电腔，其中空心阴极座及固定座形成第一放电腔，空心阴极座上设置的孔道上装配有钽管套形成第二放电腔，放电筒装配在空心阴极座上形成第三放电腔；钨丝受热激发的热电子将在第一放电腔内级联碰撞，激发更多的电子进入第二放电腔，钽管套内电子汇聚发生空心阴极放电，并进入第三放电腔，第三放电腔在磁极磁场的影响下进一步发生级联碰撞，产生更多的电子。

4.根据权利要求1所述的基于热电子放电的复合电子源，其特征在于：靠近空心阴极座的法兰环上设置有第一电磁线圈，所述第一电磁线圈为单相线圈；法兰环中心处套装有第二电磁线圈，所述第二电磁线圈为三相绕制的旋转磁场，所属第二电磁线圈按二极磁场规律连接成对称的三相绕制，采用相位差为120°的三相变频正弦交流电源激励，电流频率和电压单独调节，通过电压调节旋转磁场的强度，通过电流频率调节旋转磁场的旋转速度；单相线圈为正弦、余弦、三角、矩形多种波形的频率、电压能够调节的电磁线圈。

5.一种基于热电子放电的复合电子源，包括热丝电极组件、方形固定座、空心阴极板、绝缘座、方形腔以及磁极；其中热丝电极组件包括放电钨丝、钨丝固定套、钨丝座、进水管、接线板、钨丝座绝缘座以及钨丝座压盖，热丝电极组件中的进水管将与钨丝座通过螺牙紧固并形成空腔，能够形成冷却水的流通，作为第一冷却腔；方形固定座内设置有第二冷却腔，热丝电极组件通过带有绝缘套的螺栓将钨丝座压盖、钨丝座绝缘座及钨丝座固定在方形固定座上；空心阴极板为设置有阵列空心阴极孔道的金属板，方形腔为多块不锈钢板及2块环状法兰焊接而成结构件，其中不锈钢板为双层结构，其设置有内腔能够实现冷却水的流通，其为第三水冷座，空心阴极板及方形固定座固定在方形腔上并形成第一放电腔，空心阴极板上设置有若干空心阴极孔道，一定厚度的孔道能够形成第二放电腔；方形腔两侧能够分别装配方形固定座及空心阴极板，并将通过绝缘板与第一放电腔连接；磁极套装在方形腔上。

6.根据权利要求5所述的基于热电子放电的复合电子源，其特征在于：包括设置的三个水冷腔，其中第一水冷腔通过进水管与钨丝座螺纹紧固形成的冷却腔；方形固定座上设置有围绕热丝电极组件的第二冷却腔；方形腔上设置有第三冷却腔；第一冷却腔将对热丝电极组件进行冷却，第二冷却腔将对热丝电极组件及第一放电腔进行冷却，第三冷却腔将对整个空心阴极板及第一放电腔进行冷却。

7.根据权利要求5所述的基于热电子放电的复合电子源，其特征在于：包括设置的两个放电腔，其中空心阴极板及方形固定座、方形腔形成第一放电腔，空心阴极板上设置有若干个孔道能够形成第二放电腔；钨丝受热激发的热电子将在第一放电腔内级联碰撞，激发更多的电子进入第二放电腔，空心阴极板上的孔道内电子汇聚发生空心阴极放电，其中第一放电腔上套装的磁极磁场的影响下级联碰撞次数成系数增加，将会产生更多的电子。

8.根据权利要求5所述的基于热电子放电的复合电子源，其特征在于：所述磁极的磁场为以永磁体所形成的单一极性磁场及复合磁场，或者为线圈绕制单相线圈；单相线圈为正弦、余弦、三角、矩形多种波形的频率、电压能够调节的电磁线圈。

9.根据权利要求5所述的基于热电子放电的复合电子源，其特征在于：所述空心阴极板为高熔点、低逸出功的金属板，所述金属板的材料为钽、钨中的一种。

说明书

基于热电子放电的复合电子源

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电子源，特别涉及一种基于热电子放电的复合电子源。

背景技术

[0002] 电子源在真空镀膜中具有重要的作用，传统的热放电电子源通常按照其在应用中的不同需求，由钨丝缠绕成不同的形状和发射面积，钨丝在电流加热到较高的条件下会产
生大量的热电子，可以用来清洗，刻蚀，辅助镀膜，提高膜层的质量和与基体的结合力。现有
技术中，电子源主要包括是利用钨丝大电流产生的热电子，而该种方式产生的电子束流小、
放电率低，且不能对电子源起到较好的冷却作用，没有办法使电子源长期均匀且稳定的进
行放电。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种基于热电子放电的复合电子源，该基于热电子放电及空心阴极电子汇聚放电相复合的电子源能达到更好的冷却作用，并能实现均匀稳定的放电。

[0004] 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于热电子放电的复合电子源，包括热丝电极组件、固定座、空心阴极放电组件、绝缘座、腔体连接组件、磁极；
其中热丝电极组件包括放电钨丝、钨丝固定套、钨丝座、进水管、接线板、钨丝绝缘座、钨丝
座压盖，进水管及钨丝座形成第一冷却腔；固定座内设置有第二冷却腔，热丝电极组件通过
带有绝缘套的螺栓将钨丝座压盖、钨丝绝缘座及钨丝座固定在固定座上；空心阴极组件包
括空心阴极座、钽管套、放电筒，空心阴极座设置有第三水冷座，空心阴极座固定在固定座
上并形成第一放电腔、空心阴极座上设置有若干空心阴极孔道，钽管套套装在孔道上，并形
成第二放电腔，放电筒套装在空心阴极座背面，并形成第三放电腔；腔体连接组件包括阴极
连接板、法兰环，法兰环为双侧标准法兰接口与法兰套焊接而成，一侧标准法兰接口通过标
准法兰接口密封圈固定在阴极连接板上，另一侧标准法兰装配在空心阴极座上；腔体连接
组件通过带有绝缘套的螺栓将绝缘座及空心阴极座紧固连接，磁极套装在法兰环上。

[0005] 通过采用上述技术方案，钨丝加载低电压（直流、交流）大电流、放电腔、空心阴极组件加载负压，钨丝受热并发射电子，电子在第一放电腔内受电场作用，发生级联碰撞，碰
撞将产生更多的电子，电子受电场作用进入空心阴极座上的孔道内，空心阴极座上的孔道
内电子继续碰撞并出现电子汇聚，将会产生空心阴极放电，空心阴极放电效应可在金属放
电板上形成均匀分布的阵列空心阴极放电孔，可提供均匀的电子；从空心阴极孔道中逸出
的电子受第三放电腔的电场及磁场的作用，电子将与工作气体发生剧烈的碰撞，碰撞过程
中大量的电子产生。热电子受放电腔电场作用，穿过贯穿孔，进入第三放电腔，电子受磁场
及电场相互作用，与进气孔进入放电腔室的工艺气体发生碰撞，进一步提升等离子体的浓
度，从而实现均匀稳定的放电。

[0006] 第一冷却腔的设置对电极进行冷却、第二冷却腔的设置对固定座进行冷却，第三冷却腔可对第一放电腔、空心阴极组件冷却，并通过热传导实现第二、第三放电腔的冷却。

[0007] 进一步设置为：包括设置的三个放电腔，其中空心阴极座及固定座形成第一放电腔，空心阴极座上设置有若干个孔道，孔道上装配有钽管套形成第二放电腔，放电筒装配在
空心阴极座上形成第三放电腔；钨丝受热激发的热电子可在第一放电腔内级联碰撞，激发
更多的电子进入第二放电腔，钽管套内电子汇聚发生空心阴极放电，并进入第三放电腔，第
三放电腔在磁极磁场的影响下进一步发生级联碰撞，产生更多的电子。

[0008] 进一步设置为：所述磁极的磁场既可以为以永磁体所形成的单一极性磁场及复合磁场，也可以为线圈绕制单相线圈及由绕组线圈的旋转磁场，其中绕组线圈按二极磁场规
律连接成对称的三相绕制；绕组线圈采用相位差为120°的三相变频正弦交流电源激励，电
流频率和电压单独调节，通过电压调节旋转磁场的强度，通过电流频率调节旋转磁场的旋
转速度；单相线圈为正弦、余弦、三角、矩形多种波形的频率、电压可调的电磁线圈。

[0009] 基于热电子放电的复合电子源还可以设置为方形复合电子源，其特征为：

[0010] 一种基于热电子放电的方形复合电子源，包括热丝电极组件、方形固定座、空心阴极板、绝缘座、方形腔、磁极；其中热丝电极组件包括放电钨丝、钨丝固定套、钨丝座、进水
管、接线板、钨丝座绝缘座、钨丝座压盖，进水管及钨丝座形成第一冷却腔；方形固定座内设
置有第二冷却腔，热丝电极组件通过带有绝缘套的螺栓将钨丝座压盖、钨丝座绝缘座及钨
丝座固定在方形固定座上；空心阴极板为设置有阵列空心阴极孔道的金属板，方形腔为方
向环状法兰焊接结构件，并设置有第三水冷座，空心阴极板及方形固定座固定在方形腔上
并形成第一放电腔，空心阴极板上设置有若干空心阴极孔道，一定厚度的孔道可形成第二
放电腔；方形腔为方形环形焊接结构件，两侧可分别装配方形固定座及空心阴极板，并可通
过绝缘板与第一放电腔连接；磁极套装在方形腔上。

[0011] 通过采用上述技术方案，多组电极的钨丝加载低电压大电流，将会加热并发射电子，电子受放电腔电场及磁场的作用，进入空心阴极板孔道所形成的具有电子汇聚作用可
发生空心阴极效应的电子通道，电子受磁场及电场相互作用，与进气孔进入放电腔室的工
艺气体发生碰撞，进一步提升等离子体的浓度，被经过空心阴极孔道电子汇聚可输出稳定
的电子流。

[0012] 进一步设置为：包括设置的三个水冷腔，其中第一水冷腔通过进水管与钨丝座螺纹紧固形成的冷却腔；方形固定座上设置有围绕热丝电极组件的第二冷却腔；方形腔上设
置有第三冷却腔；第一冷却腔可对热丝电极组件进行冷却，第二冷却腔可对热丝电极组件
及第一放电腔进行冷却，第三冷却腔可对整个空心阴极板及第一放电腔进行冷却

[0013] 进一步设置为：包括设置的两个放电腔，其中空心阴极板及方形固定座、方形腔形成第一放电腔，空心阴极板上设置有若干个孔道230可形成第二放电腔；钨丝受热激发的热
电子可在第一放电腔内级联碰撞，激发更多的电子进入第二放电腔，空心阴极板上的孔道
内电子汇聚发生空心阴极放电，其中第一放电腔上套装的磁极磁场的影响下级联碰撞次数
成系数增加，将会产生更多的电子。

[0014] 进一步设置为：磁极的磁场既可以为以永磁体所形成的单一极性磁场及复合磁场，也可以为线圈绕制单相线圈；单相线圈为正弦、余弦、三角、矩形多种波形的频率、电压
可调的电磁线圈。

[0015] 进一步设置为：空心阴极放电板为高熔点、低逸出功的金属板，优选钽、钨中的一种。

[0016] 综上所述，本发明提供的一种基于热电子放电的复合电子源具有以下实质性区别和显著性进步：

[0017] 1）本发明利用热电子发射并经空心阴极放电效应电子汇聚及放电腔内的电子级联碰撞可为真空腔室提供高能大束流稳定电子流。

[0018] 2）本发明设置有多个放电腔以及磁场设置，可高效的将热电子发射及空心阴极电子汇聚后的高能电子，进一步发生级联碰撞，产生更多的电子。

[0019] 3）本发明设置有三个水冷腔，第一冷却腔及第二冷却腔可实现热电子发射电极的高效冷却，同时第二冷却腔及第三冷却腔可实现多个放电腔及空心阴极放电组件的冷却，
多个冷却腔的设置，可高效冷却复合电子源，是指能稳定高效的工作。

[0020] 4）本发明利用方形空心阴极板上阵列设置的孔道以及圆形电子源上套装的钽管，并采用高熔点、低逸出功的金属板做为空心阴极放电板，可高效稳定的输出大束流电子。

[0021] 5）套装在电子源上的磁极磁场可实现多种组合，利用磁场对运动中的电子的作用，增大电子在放电腔中的运动行程提升等离子体的浓度。

[0022] 通过采用上述技术方案，利用热电子迸发及空心阴极放电相结合并通过多个放电腔内的电子级联碰撞及套装在放电腔上的磁体可有效增大电子的运动行程，多种技术的复
合使用，极大的提升了迸射的热电子的利用效率，增加电子在碰撞放电腔内的有效行程，可
极大的提升与工艺气体的碰撞次数，碰撞将会产生更多的电子及提升等离子体的浓度。

附图说明

[0023] 图1为实施例一的立体图；

[0024] 图2为实施例一的刨面图；

[0025] 图3为实施例一中的剖视图；

[0026] 图4.1为实施例二中单一磁极磁场示意图；

[0027] 图4.2为实施例二中复合磁场示意图；

[0028] 图4.3为实施例二中线圈绕制单相线圈磁场示意图；

[0029] 图4.4为实施例二中绕组线圈的旋转磁场示意图；

[0030] 图5为实施例二的剖视图；

[0031] 图6为实施例二的局部刨面图；

[0032] 图7为实施例二的另一局部刨面图。

具体实施方式

[0033] 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

[0034] 实施例一

[0035] 参考图1至图3，一种基于热电子放电的圆形复合电子源1，包括热丝电极组件11、固定座12、空心阴极放电组件13、绝缘座14、腔体连接组件15、磁极16；其中热丝电极组件11
包括放电钨丝110、钨丝固定套111、钨丝座112、进水管113、接线板114、钨丝绝缘座115、钨
丝座压盖116，进水管113及钨丝座112形成第一冷却腔101；固定座12内设置有第二冷却腔
102，热丝电极组件11通过带有绝缘套的螺栓将钨丝座压盖116、钨丝绝缘座115及钨丝座
112固定在固定座12上；空心阴极组件13包括空心阴极座131、钽管套132、放电筒133，空心
阴极座131设置有第三水冷座103，空心阴极座131固定在固定座12上并形成第一放电腔
104、空心阴极座131上设置有若干空心阴极孔道130，钽管套132套装在孔道130上，并形成
第二放电腔105，放电筒133套装在空心阴极座131背面，并形成第三放电腔106；腔体连接组
件15包括阴极连接板151、法兰环152，法兰环152为双侧标准法兰接口与法兰套焊接而成，
一侧标准法兰口通过标准法兰接口密封圈固定在阴极连接板151上，另一侧标准法兰装配
在真空腔体上；腔体连接组件15通过带有绝缘套的螺栓将绝缘座14及空心阴极座紧固连
接，磁极16套装在法兰环152上。

[0036] 圆形复合电子源1设置有三个水冷腔，其中第一水冷腔101通过进水管113与钨丝座112螺纹紧固形成的冷却腔；固定座12上设置有围绕两组热丝电极组件11的第二冷却腔
102；空心阴极座131上设置有具有环形隔水条的第三冷却腔103；第一冷却腔101可对热丝
电极组件11进行冷却，第二冷却腔102可对热丝电极组件11及第一放电腔104进行冷却，第
三冷却腔103可对整个空心阴极组件13进行冷却，并可实现三个放电腔的冷却。

[0037] 圆形复合电子源1设置有三个放电腔，其中空心阴极座131及固定座12形成第一放电腔104，空心阴极座131上设置有若干个孔道130，孔道上装配有钽管套132形成第二放电
腔105，放电筒133装配在空心阴极座131上形成第三放电腔106；钨丝受热激发的热电子可
在第一放电腔104内级联碰撞，激发更多的电子进入第二放电腔105，钽管套132内电子汇聚
发生空心阴极放电，并进入第三放电腔106，第三放电腔106在磁极16磁场的影响下进一步
发生级联碰撞，产生更多的电子。

[0038] 参见图4所示：磁极16的磁场既可以为以永磁体所形成的单一极性磁场及复合磁场，也可以为线圈绕制单相线圈及由绕组线圈的旋转磁场，其中绕组线圈按二极磁场规律
连接成对称的三相绕制。

[0039] 其中：单一极向磁场是由同极性的磁铁形成的套装在法兰环152上的磁组，其磁场方向平行于轴向方向，电子在单一极向的磁场作用下，受磁场影响，电子螺旋运动，增大了
在碰撞放电腔106的有效行程，提升了与工艺气体碰撞的次数，同时产生了更多的电子；

[0040] 复合磁场包括环形单一极向的磁场及环形双极性磁场，其中，环形双极性磁场为环形磁靴上放置不同极性的磁铁（NS）,其磁铁磁场方向平行于放电筒133径向方向，两种不
同极性的磁场相邻放置，环形双极性磁场在放电筒133周向方向形成一定数量的环形闭合
磁场，电子从第二放电腔105溢出后，在继续向第三放电腔106出口处运动时，将先受到环形
单一极向的磁场的影响，发生螺旋运动，并继续向出口处运动，在进入环形双极性磁场时，
多个周向闭合磁场加大了电子在运动过程中与工艺气体进碰撞的次数，产生更多的电子；

[0041] 加载电磁线圈作为磁场源，为电子源提供稳定可控的电磁场。电磁线圈可以是常规的单相绕制的电磁线圈，其上可施加正弦、余弦、方波、三角波等各种波形，频率及电流可
调的负载，相对应的其可在加长放电腔30内形成频率一定的振荡磁场，电子在振荡磁场中
的运动，其有效运动行程相较于单一极性磁场来说进一步的加大，可与更多的工艺气体进
行碰撞，产生更多的电子；

[0042] 电磁线圈也可以为由绕组线圈的旋转磁场，绕组线圈按二极磁场规律连接成对称的三相绕制；绕组线圈采用相位差为120°的三相变频正弦交流电源激励，电流频率和电压
单独调节，通过电压调节旋转磁场的强度，通过电流频率调节旋转磁场的旋转速度。旋转线
圈套装在法兰环152上时，可在第三放电腔106内形成磁场强度及方向更为多变的旋转磁
场，电子在旋转磁场中的运动，相较于振荡电磁场来说，其有效运动行程可增长数十倍，从
而能够与更多的工艺气体进行碰撞，产生更多的电子。

[0043] 圆形电子源1中的热丝电极组件上的两个电极上的钨丝110施加低电压大电流（直流电、交流电），钨丝受热，钨丝中的电子动能增加，在其动能超过电子逸出能时，大量电子
从钨丝表面逸出。

[0044] 三个放电腔101、102、103为同电位，其为负电位。逸出的热电子在第一放电腔101受电场的作用，将进入第二放电腔102，在穿过空心阴极座131上的空心阴极孔道130上套装
的钽管132时，受钽管132形状及尺寸的限制，电子会发生汇聚并产生空心阴极放电效应，空
心阴极放电过程中的大量电子在电场作用下进入第三放电腔103，，在第三放电腔103中，电
子受电场及磁场（包括单一极性磁场、复合磁场、振荡电磁场、旋转磁场）的影响，发生更为
剧烈的碰撞，产生浓度更高的等离子体，并在电场作用下，氩离子被吸附在碰撞放电腔壁
上，并重新变为气体，而电子从出口处溢出。

[0045] 实施例二

[0046] 说明：本实施例中的热丝电极组件11与实施例一种为同一结构，其区别为方形复合电子源上可纵向装配若干组热丝电极组件11，圆形复合电子源通常情况下只装配一组；
故热丝电极组件11在本实施例种不做详细阐述。

[0047] 本实施例种的磁极与实施例一的区别为：其磁场不包含通过三相绕制的旋转磁场，其单一极性磁场、复合磁场、电磁线圈磁场其基本结构，磁铁排布与圆形复合电子源相
同，不同之处在于其形态由原来的圆环形变为套装在方形腔上的方向环状磁极，故本实施
例中的磁极仅做简要描述。

[0048] 参见图5‑7所示：一种基于热电子放电的方形复合电子源2，包括热丝电极组件11、方形固定座22、空心阴极板23、绝缘座24、方形腔25、磁极26；其中热丝电极组件11包括放电
钨丝110、钨丝固定套111、钨丝座112、进水管113、接线板114、钨丝绝缘座115、钨丝座压盖
116，进水管113及钨丝座112形成第一冷却腔101；方形固定座22内设置有第二冷却腔202，
热丝电极组件11通过带有绝缘套的螺栓将钨丝座压盖116、钨丝绝缘座115及钨丝座112固
定在方形固定座22上；空心阴极板23为设置有阵列空心阴极孔道的金属板，方形腔25为方
向环状法兰焊接结构件，并设置有第三水冷座203，空心阴极板23及方形固定座22固定在方
形腔25上并形成第一放电腔204，空心阴极板23上设置有若干空心阴极孔道230，一定厚度
的孔道230可形成第二放电腔205；方形腔25为方形环形焊接结构件，两侧可分别装配方形
固定座22及空心阴极板23，并可通过绝缘板24与真空腔室连接；磁极26套装在方形腔25上。

[0049] 方形复合电子源2设置有三个水冷腔，其中第一水冷腔101通过进水管113与钨丝座112螺纹紧固形成的冷却腔；方形固定座22上设置有围绕每一个热丝电极组件11的第二
冷却腔202；方形腔25上设置有第三冷却腔203；第一冷却腔101可对热丝电极组件11进行冷
却，第二冷却腔202可对热丝电极组件11及第一放电腔204进行冷却，第三冷却腔203可对整
个空心阴极板23及第一放电腔204进行冷却。

[0050] 方形复合电子源2设置有两个放电腔，其中空心阴极板23及方形固定座22、方形腔25形成第一放电腔204，空心阴极板23上设置有一定深度的若干个孔道230可形成第二放电
腔205；钨丝受热激发的热电子可在第一放电腔204内级联碰撞，激发更多的电子进入第二
放电腔205，空心阴极板23上的孔道内230电子汇聚发生空心阴极放电，其中第一放电腔204
上套装的磁极26磁场的影响下级联碰撞次数成系数增加，将会产生更多的电子。

[0051] 参见图4.1‑4.3所示：单一极向磁场是由同极性的磁铁形成的套装在法兰环152上的磁组，其磁场方向平行于轴向方向，电子在单一极向的磁场作用下，受磁场影响，电子螺
旋运动，增大了在碰撞放电腔204中的有效行程，提升了与工艺气体碰撞的次数，同时产生
了更多的电子；

[0052] 复合磁场包括环形单一极向的磁场及环形双极性磁场，其中，环形双极性磁场为环形磁靴上放置不同极性的磁铁（NS）,其磁铁磁场方向平行于方形腔25高度方向，两种不
同极性的磁场相邻放置，环形双极性磁场在放电筒133周向方向形成一定数量的环形闭合
磁场，电子从钨丝受热迸射后，在放电腔204内，将先受到环形单一极向的磁场的影响，发生
螺旋运动，并继续向出口处运动，在进入环形双极性磁场时，多个周向闭合磁场加大了电子
在运动过程中与工艺气体进碰撞的次数，产生更多的电子；

[0053] 加载电磁线圈作为磁场源，为电子源提供稳定可控的电磁场。电磁线圈可以是常规的单相绕制的电磁线圈，其上可施加正弦、余弦、方波、三角波等各种波形，频率及电流可
调的负载，相对应的其可在放电腔204内形成频率一定的振荡磁场，电子在振荡磁场中的运
动，其有效运动行程相较于单一极性磁场来说进一步的加大，可与更多的工艺气体进行碰
撞，产生更多的电子。

[0054] 方形电子源2中的多组热丝电极组件上的两个电极上的钨丝110施加低电压大电流（直流电、交流电），钨丝受热，钨丝中的电子动能增加，在其动能超过电子逸出能时，大量
电子从钨丝表面逸出。

[0055] 两个放电腔204、205为同电位，其为负电位。逸出的热电子在第一放电腔204内电子受电场及磁场（包括单一极性磁场、复合磁场、振荡电磁场、旋转磁场）的影响，发生剧烈
的碰撞，产生浓度更高的等离子体，并在电场作用下，氩离子被吸附在碰撞放电腔壁上，并
重新变为气体，而电子从出口处溢出将进入第二放电腔205，在穿过空心阴极板23上的空心
阴极孔道230时，受孔道230的形状及尺寸的限制，电子会发生汇聚并产生空心阴极放电效
应，空心阴极放电过程中的大量电子在电场作用下进入真空室内。

[0056] 本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本
发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。