高能量大束流氩离子枪的研发

TL99; 为了实现对大口径碳化硅非球面反射镜的表面改性层硅的高精度快速抛光,设计制作了高能量大束流氩离子枪.通过热灯丝和阳极栅网的组合实现氩原子的离子化,通过调节氩离子所处区域的电位来确定离子的能量,通过静电聚焦透镜来实现氩离子的聚焦.调节灯丝和阳极栅网之间的电压达到离子化率的最大化,调节静电聚焦透镜的尺寸和相对位置实现氩离子的高透过率.氩离子枪的材料选择既需满足超高真空使用又要避免产生真空放电.通过理论计算和模拟氩离子束流的轨迹,确定了氩离子枪各主要组件的参数.测试结果表明:氩离子的加速电压可达20 kV,在工作距离为30 mm和氩气分压为1.2×10-2 Pa的情况下,可产生50μA的氩离子束流,束斑的直径在19～24mm之间连续可调.该氩离子枪体积小,可以安装在真空多维位移台上进行大范围的运动,实现对大口径光学元件的高真空表面抛光.