一种组合式SIMS阴极装置的制作方法

本申请涉及二次离子质谱的，尤其是涉及一种组合式sims阴极装置。

背景技术：

1、二次离子质谱（secondary ion mass spectrometry，sims）是一种高灵敏度的表面分析技术，其工作原理是利用一次离子束轰击样品表面，溅射出二次离子，随后利用质谱仪对二次离子进行分析，从而获得样品表面的元素组成等信息。在sims仪器中，一次离子束通常由双等离子体离子源产生，其中的阴极装置用于容纳工作气体与阴极电极，为气体放电和等离子体的产生提供必要的反应环境。

2、在实际运行过程中，双等离子体离子源的内部可能存在碳氢污染物，导致阴极装置表面容易发生积碳现象。积碳会造成阴极装置的气体通道堵塞，影响等离子体的激发。同时，在等离子体形成的高温环境下，阴极装置还易发生热形变导致其在拆装过程中出现卡滞、对位异常，甚至引发结构开裂或断裂。

3、然而，现有技术中的双等离子体离子源多采用一体成型的阴极装置。当因积碳或其他因素导致阴极装置性能退化时，必须将阴极装置整体更换。这种维护方式不仅成本高昂，还延长了sims仪器的停机时间，降低了仪器的使用效率。

技术实现思路

1、为了提升sims阴极装置的可维护性、降低维护成本并减少设备停机时间，本申请提供一种组合式sims阴极装置。

2、一种组合式sims阴极装置，包括连接头，用于导入工作气体，其一端连接外部进气接口；阴极本体，可拆卸地连接于所述连接头另一端；所述连接头和所述阴极本体设有相互连通的通道。

3、通过采用上述技术方案，将一体成型式的阴极装置改为组合式结构，当连接头因积碳导致进气通道堵塞或损伤导致性能退化时，可针对性地对连接头进行清洁或更换，避免了整体替换，从而显著节约了维护成本并缩短了维护周期。

4、优选的，所述连接头包括固定连接的进气柱和过渡柱，所述进气柱表面设有外螺纹，用于与所述外部进气接口实现螺纹连接；所述过渡柱与所述阴极本体可拆卸连接。

5、通过采用上述技术方案，将连接头设计为进气柱与过渡柱的组合结构，既通过带外螺纹的进气柱实现了与外部进气接口的可靠密封连接，又通过过渡柱实现了与阴极本体的灵活对接；既保证了进气通道的密封性要求，又便于连接头或阴极本体的独立更换和维护，提高了使用的便捷性和经济性。

6、优选的，所述进气柱和所述过渡柱为一体成型结构。

7、通过采用上述技术方案，一体成型工艺确保了进气柱与过渡柱之间的结构完整性和密封可靠性；提升了连接部件的使用寿命和密封性能。

8、优选的，所述连接头沿轴心设有进气通道，所述进气通道包括相互连通的进气孔与连接孔，所述进气孔设于所述进气柱内，用于接收工作气体；所述连接孔设于所述连接柱内，用于与所述阴极本体对接并导入工作气体。

9、通过采用上述技术方案，将进气通道设计为分段式结构，通过进气孔和连接孔的分工配合，既实现了工作气体从外部进气接口到连接头内部的高效接收，又确保了工作气体向阴极本体的平稳过渡和精确导入。

10、优选的，所述连接孔内壁设有内螺纹；所述阴极本体上端设有与所述连接孔的内螺纹适配的外螺纹。

11、通过采用上述技术方案，连接头与阴极本体之间通过螺纹连接实现可拆卸装配。螺纹连接方式不仅提供了可靠的机械连接，保证了阴极装置的稳定性，还实现了气体通道之间的有效密封，有效防止了气体泄漏。

12、优选的，所述进气孔与所述连接孔在衔接处形成锥形面。

13、通过采用上述技术方案，锥形面能对来自进气孔的工作气体进行引导和初步整流；连接孔使气体平稳扩散，为等离子体的稳定激发创造良好条件。

14、优选的，所述连接头与所述阴极本体采用镍、不锈钢、铝合金、钼、钨、铂、铱或是其组合。

15、通过采用上述技术方案，所选用的材料具有优异的导电性和导热性以及良好的耐高温性，可显著提升阴极装置在高能等离子体环境下的结构稳定性与使用寿命。连接头与阴极本体可以根据不同的功能需求在这些材料中针对性选材。

16、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

17、1.通过组合式设计，实现了功能模块的分离，可针对性地对连接头进行清洁或更换，显著降低了维护成本和设备停机时间；

18、2.优化了气体通道的结构，有效改善了工作气体的流动特性，减少了湍流和压力损失，有利于等离子体的稳定；

19、3.通过螺纹连接实现了连接头与阴极本体的快速拆装，确保了气体通道的连续性与密封性，兼顾了结构强度与维护便利性。

1.一种组合式sims阴极装置，包括

2.根据权利要求1所述的组合式sims阴极装置，其特征在于，所述连接头（1）包括固定连接的进气柱（11）和过渡柱（12）；所述进气柱（11）表面设有外螺纹，用于与所述外部进气接口实现螺纹连接；所述过渡柱（12）与所述阴极本体（2）可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的组合式sims阴极装置，其特征在于，所述进气柱（11）与所述过渡柱（12）为一体成型结构。

4.根据权利要求3所述的组合式sims阴极装置，其特征在于，所述连接头（1）沿轴心设有进气通道（3），所述进气通道（3）包括相互连通的进气孔（31）与连接孔（32），所述进气孔（31）设于所述进气柱（11）内，用于接收工作气体；所述连接孔（32）设于所述过渡柱（12）内，用于与所述阴极本体（2）对接并导入工作气体。

5.根据权利要求4所述的组合式sims阴极装置，其特征在于，所述连接孔（32）内壁设有内螺纹；所述阴极本体（2）上端设有与所述连接孔（32）的内螺纹适配的外螺纹。

6.根据权利要求4所述的组合式sims阴极装置，其特征在于，所述进气孔（31）与所述连接孔（32）在衔接处形成锥形面（33）。