简述射频离子源系统的一些知识点

射频离子源系统是电离中性原子或分子并从中引出离子束电流的装置，它是受控聚变装置中各种类型的离子加速器、质谱仪、电磁同位素分离器、离子注入机、离子束刻蚀装置、离子推进器和中性束注入机不可或缺的组成部分。

气体放电、电子束与气体原子(或分子)的碰撞、带电粒子束使工作物质的溅射和表面电离过程产生离子，离子被引出成束。根据不同的条件和用途，开发了许多类型的射频离子源系统。广泛使用的电弧放电离子源、PIG离子源、双等离子体离子源、双鹏源都是基于气体放电过程，一般常称为电弧源。高频射频离子源系统通过气体中的高频放电产生离子，也得到广泛应用。新型重离子源的出现显著改善了重离子的电荷状态，其中比较成熟的有电子回旋共振离子源和电子束离子源。性能较好的负离子源有两种：转移型和溅射型。在一定条件下，基于气体放电过程的各种离子源都能提供一定的负离子束。射频离子源系统是一门应用广泛的学科，在许多基础研究领域，如原子物理、等离子体化学、核物理等，离子源是非常重要且不可缺少的设备。

高频射频离子源系统：利用稀薄气体中的高频放电现象使气体电离，一般用于产生低电荷正离子，有时从其中引出负离子，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)碰撞并电离它们。由于带电粒子的倍增，形成了无电极放电，并产生了大量等离子体。高频离子源的放电管通常由Pax玻璃或石英管制成。高频场可以由管外的螺线管线圈产生，也可以由套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。高频振荡器的频率为10 ~10 Hz，输出功率在几百瓦以上。

从高频射频离子源系统中提取离子有两种方法：一种是在放电管的顶部插入一根钨丝作为正极，在放电管的末端安装一个带孔的负极，将孔做成管状，引出离子流；另一种方法是将正极做成帽状，安装在引出电极附近，而放电区域在另一侧。无论哪种方式，金属电极都应该用应时或玻璃包裹，以减少离子在金属表面的复合。当恒定磁场施加到高频放电区域时，放电区域中的离子浓度会由于共振现象而增加。

20世纪60年代以来，人们在半导体材料中注入一定量的硼、磷或其他元素，形成掺杂。掺杂深度可以通过改变离子的能量来控制，掺杂浓度可以通过积分离子电流强度来控制。离子注入法的重复性和可靠性优于扩散法。离子注入掺杂已经成为半导体大规模集成电路生产中的重要环节，用离子注入取代旧的扩散工艺已经成为一些器件发展的必然趋势。