Page 50 - 《真空与低温》2026年第1期

袁祖浩等：面向离子束抛光的聚焦型射频离子源研制 47

40 ×10 19 40 ×10 19
8 8
30 30 7
7 6
高度/mm 20 6 5 4 电子密度/m −3 高度/mm 20 5 4 电子密度/m −3
10
10
0 3 0 3 2
2 1
−10 1 −10
−30 −15 0 15 30 −30 −15 0 15 30
直径/mm 直径/mm
（a）匝数3 （b）匝数4
40 ×10 19 40 ×10 19
8 8
30 7 6 30 7 6
高度/mm 20 5 4 电子密度/m −3 高度/mm 20 5 4 电子密度/m −3

10
10
0 3 2 0 3 2
1 1
−10 −10
−30 −15 0 15 30 −30 −15 0 15 30
直径/mm 直径/mm
（c）匝数5 （d）匝数6

图 5 不同线圈匝数的电子密度云图
Fig. 5 Electron density contour plots for different coil turns

7.8×10 19 仿 真 中 采 用 的 射 频 功 率为 150 W， 频 率 为
2匝
7.7×10 19 3匝 13.56 MHz，均为实际工艺中常用参数。仿真结果
4匝
5匝 如图 7 所示，结果表明射频线圈中的电流密度处于
19
7.6×10
电子密度/m −3 7.5×10 19 2～6 A/m 范围内，放电室内磁场强度分布介于
6匝
2
5～14.2 mT 之间。具体来看，线圈附近的磁场较强，
7.4×10
19
约为 13 mT；而放电室中心区域磁场相对较弱，主
7.3×10 19 要集中在 5～8 mT 范围内，该分布特征符合条形磁
7.2×10 19 体的典型磁感线分布规律。
0 5 10 15 20 25
径向距离/mm 针对初始磁场分布不均且强度不足的问题，本

图 6 不同线圈匝数的电子密度 研究通过增设磁棒组件对磁场结构进行了仿真优
Fig. 6 Electron density for different coil turns 化，优化后的磁场分布云图如图 8 所示。

磁通密度/mT 磁通密度/mT
14.3 16.5
14 16
12 14
12
10
10
8
8
6
6
4 4
2 2
z y
y
x x −5
5.09×10 −5 5.72×10
（a）沿放电室轴线纵向磁场分布 （b）放电室高度中心横向磁场分布
图 7 线圈磁场分布图
Fig. 7 Magnetic field distribution diagram of the coil