化強度(由箭頭示意性示出)的永磁體21位于半徑為R的微波施加器的末端處的中間芯體11中。
[0125]時間起出口處的RCE耦合區(qū)域位于強電場區(qū)域(半徑為2R)和磁場在Btl附近(也就是說，如之前所述，在仏-15%和仏+15%之間)的區(qū)域之間的交錯處。
[0126]能夠清楚看到，除位于極(也就是，假定具有軸對稱性的施加器的中心)附近之外的磁場線L并未在基本平行于微波施加器的軸線X的方向上穿過RCE耦合區(qū)域并且立即回環(huán)到磁體的相反極。
[0127]尤其是，這產(chǎn)生了快電子，快電子的軌跡盤繞這些磁場線(也就是，快電子的軌跡并未在基本平行于微波施加器的軸線的方向上穿過耦合區(qū)域)，快電子將在出口平面出由施加器收集。
[0128]這些電子所吸收的功率因而將在轟擊場線經(jīng)過的材料表面的時候損失并且不會在產(chǎn)生等離子體的過程中消散。
[0129]現(xiàn)在回到本發(fā)明，將對施加器對于電子以及生成等離子的作用進行說明。
[0130]在工作中，施加器通入一包含等離子氣體的外殼。
[0131]例如，施加器以密封形式穿過所述外殼的壁，出口平面(施加器的末端)與所述壁的內(nèi)表面齊平。
[0132]等離子氣體能夠是任何氣體，該氣體的組分允許在所施加的電磁波的影響下生成等離子體。
[0133]在與照明相關(guān)的應(yīng)用中，等離子氣體則按照慣例能夠由一個或更多稀有氣體(特別是氬氣)和汞組成。
[0134]借助于非限定示例，還能夠使用諸如氮、氧、鹵代氣體或其它具有指向目標(biāo)應(yīng)用(排出物處理、表面處理)的有用的物理化學(xué)特性的氣體之類的氣體。
[0135]假定為最初具有低能量的電子在耦合區(qū)域內(nèi)的RCE處被加速。
[0136]這些電子因而獲得高旋轉(zhuǎn)速度，并因此獲得比平行于磁場線的初始平移能量高的多的旋轉(zhuǎn)能量。
[0137]因而能夠想到，對于每個電子軌跡而言，與平行分量為零的速度對應(yīng)的鏡像點位于引導(dǎo)軌跡并且磁場值稍大于耦合區(qū)域Zkce的場線上，也就是說，靠近磁極和施加器的出口平面P。
[0138]如果初始平行速度的方向指向施加器的出口平面P，則在耦合區(qū)域中的RCE處加速的電子首先朝鏡像點M移動并最后在該點處被反射，并最后背離鏡像點M移動。
[0139]如果初始平行速度的方向指向與施加器的出口平面P相反的方向，則在RCE處加速的電子在未被鏡像點M處反射的情況下背離施加器的出口平面。
[0140]如之前所述，由于RCE耦合區(qū)域被選擇為距離施加器的出口平面足夠遠(yuǎn)，在RCE處加速的全部快電子(在不反射的情況下或者在鏡像點M處反射之前)中止背離施加器的出口平面，并且施加器的各個材料表面不會收集到快電子。
[0141]當(dāng)快電子背離施加器的出口平面時，也就是當(dāng)快電子離開永磁體的極表面時，磁場的強度減小。
[0142]在電子圍繞場線螺旋運動時，電子的旋轉(zhuǎn)的動能則逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槠叫杏趫鼍€的平移的動能，由此導(dǎo)致沿場線的加速運動。
[0143]自然而然地，這些快電子通過電離碰撞而沿軌跡產(chǎn)生等離子體，即慢電子和離子。
[0144]由于快電子產(chǎn)生的空間電荷，離子轉(zhuǎn)而沿著磁場線向磁場減小的方向加速(背離鏡像點M) ?
[0145]作為全部這些機制的結(jié)果，在之前定義的快電子的鏡像點M處首先產(chǎn)生等離子體，并且等離子體的擴散優(yōu)先發(fā)生在面向施加器的出口平面的體積中且不朝向施加器。
[0146]考慮到等離子產(chǎn)生和擴散機制，到達(dá)施加器的快電子和等離子體的損失顯著減少，從而使得符合本發(fā)明的施加器與其它類型的微波施加器相比具有高效能。
[0147]在磁場不再有效的更高壓強下，也就是當(dāng)微波脈沖ω = 2 Ji &與電子的碰撞頻率V相近(V ~ ω)時，通過例如碰撞吸收的微波能量與電子的耦合代替RCE共振耦合。
[0148]在該情況下，磁結(jié)構(gòu)令施加器的出口平面上的一半空間為空這一事實使得可以在施加器出口超出介電窗口處(可以將超出施加器的出口平面的低壓容積與大氣壓強隔開)獲得等離子體盤。
[0149]所述窗口采用以密封方式位于環(huán)形傳播容積內(nèi)的介電材料環(huán)的形式。
[0150]在低壓(即低于IPa左右的壓強)下，在同軸施加器的中間芯體和外導(dǎo)體之間的幾毫米的空間中點燃等離子體是不會發(fā)生的(帕申定律，Paschen’ s law)，因而在此情況下可以將液密窗口從施加器的平面后置放置(也就是在微波路徑的上游)。
[0151]符合本發(fā)明的施加器一方面可以使用擴大的工作條件(壓強、頻率、功率)產(chǎn)生等離子體，并且另一方面，可以大大減少RCE耦合條件下在低壓下的損失。
[0152]在此參照圖6至8對本發(fā)明的有利實施例進行說明。
[0153]圖6示出了一個允許通過與圖4中示出的實施例相比減小環(huán)形磁體的內(nèi)半徑來減小施加器的半徑尺寸的實施例。
[0154]實際上，場線在區(qū)域Zkce外圍的“變直”還能夠通過使用兩個同心的環(huán)形磁體來實現(xiàn)，其中，位于外面的環(huán)形磁體與位于內(nèi)部的環(huán)形磁體相比在施加器的出口平面處提供更大的磁場強度；外環(huán)形磁體的徑向尺寸小于圖4的實施例中所用的單一環(huán)形磁體的徑向尺寸。
[0155]在圖6中，圓柱形磁體21所示位于中間芯體11的末端，這與參照圖4所述的磁體并無不同，并且兩個環(huán)形磁體22和23為:磁體23圍繞磁體22。
[0156]如上所述，兩個環(huán)形磁體能夠被放置在位于外導(dǎo)體的末端處的尺寸合適的環(huán)形凹口(此處未示出)中。
[0157]對于與內(nèi)磁體22相同的此材料，通過外磁體23沿軸線X具有比內(nèi)磁體22更大的長度(圖6中所示的情況)，外磁體23能夠獲得更大的磁場強度。
[0158]替代性地(未示出)，該磁強度能夠通過長度相同的內(nèi)磁體和外磁體但是外磁體的磁材料具有更大的磁化強度來獲得。
[0159]使用這兩個環(huán)形磁體因而使得可以獲得更加緊湊的施加器，其整體半徑減小。
[0160]圖7具有另一實施例，該實施例使得可以通過與圖4中所示的實施例相比減小耦合區(qū)域Zkce的半徑而在低壓RCE工作的范圍內(nèi)減小施加器的徑向尺寸。
[0161]實際上可以借助于材料表面來限制耦合區(qū)域ZKE。
[0162]例如，如圖7中所示，布置有覆蓋環(huán)形磁體22并且高度(X方向)至少等于區(qū)域Zke和施加器的出口平面P之間的距離的環(huán)形肩部14。
[0163]所述肩部例如能夠由外導(dǎo)體12的一部分組成。
[0164]磁場線必須平行于軸線X的耦合區(qū)域Zkce因而被進一步限制在徑向上并且，盡管環(huán)形磁體的體積變小，位于區(qū)域Zkce外圍的場線依然平行于軸線X。
[0165]然而，在高壓下，優(yōu)選地將施加器正面的空間空出來；由此避開此類肩部。
[0166]圖8示出了一個允許對施加器進行冷卻的實施例，該冷卻在實現(xiàn)大微波功率時是很有必要的。
[0167]因此，介電流體能夠在用于微波傳播的環(huán)形容腔13內(nèi)循環(huán)，預(yù)先使用例如由介電材料制成的窗口 15在施加器的出口處對該容積進行液體密封。
[0168]替代性地(未示出)，通過使適當(dāng)流體(例如水)在中間芯體和/或外導(dǎo)體內(nèi)循環(huán)可以對中間芯體和/或外導(dǎo)體進行冷卻。
[0169]允許此類循環(huán)的通道的限定和實施本身是已知的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在遇到的技術(shù)限制下得到。
[0170]自然而然地，這些不同的實施例可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所遇到的技術(shù)限制的不同進行組合，尤其是對于功率、所要求的尺寸等技術(shù)限制。
[0171]符合本發(fā)明的施加器的應(yīng)用能夠是所提到的照明、用于表面處理的擴展等離子體源、刻蝕應(yīng)用(微電子和納米技術(shù))、氣體排出物處理、等離子殺菌、離子源、離子推進(僅列出而非限制)。
[0172]根據(jù)應(yīng)用的不同，如上所述的施加器能夠被單一使用。
[0173]就像是例如照明的情況，此時施加器被插入含有允許發(fā)射紫外線UV或可見光的等離子氣體的燈泡中。
[0174]另一示例是將施加器用作點狀離子源。
[0175]然而，諸如處理大表面、形成擴展離子源、產(chǎn)生統(tǒng)一的等離子容積之類的其他應(yīng)用能夠需要多個施加器以形成擴展等離子體源。
[0176]在該情況下，施加器能夠以一維陣列(即對齊以形成線形源)、以二維(全部的出口平面分布于單一表面上以形成面型源)或以三維(不同施加器的出口平面屬于圍繞等離子體的不同平面)布置。
[0177]施加器彼此間的布置以及施加器之間的距離由本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所期望的應(yīng)用的不同來定義。
[0178]而且，根據(jù)不同情況，兩個施加器能夠具有一致的磁化強度(例如在擴展離子源的情況下)或者交變的磁化強度(在限制等離子體體積的特定情況下)。
[0179]在施加器分布在一維(線性)、二維(平坦表面)或三位(封閉一容積的表面)陣列以實現(xiàn)線性、表面或大體積等離子體的情況下，在一施加器及其鄰近施加器之間具有交變磁場的施加器分布的情況并不存在與陣列的邊界處的磁場閉合有關(guān)的任何實際問題。
[0180]相比之下，在全部都具有一致的磁化強度的施加器分布的情況下，根據(jù)應(yīng)用的不同，磁場根據(jù)以下所述的實施例之一在陣列的外圍的能夠閉合。
[0181]根據(jù)第一選擇，假定具有與每個施加器I的單一中間磁體一致的軸向磁化強度的磁結(jié)構(gòu)10a能夠充滿施加器之間的整個空間，如圖9A-9B所示。
[0182]該實施例能夠非常順利地用于離子源，并且尤其用于離子推進器。
[0183]根據(jù)有可能與第一選擇相結(jié)合的第二選擇，具有軸向磁化強度但方向與每個施加器I的單一中間磁體相反的線性磁結(jié)構(gòu)10b位于施加器陣列I的外圍且施加器陣列截止于線性磁結(jié)構(gòu)10b (參見圖9A-9B)，從而在施加器陣列的外圍形成所謂的“磁控管”型磁結(jié)構(gòu)，在該此結(jié)構(gòu)中，電子則在沿著磁結(jié)構(gòu)的外圍磁控管結(jié)構(gòu)100a、100b漂移(磁漂移)中被捕獲并因此不會在壁上失去。
[0184]適用于上述兩個實施例中的一個和/或另一個的第三選擇，在微波等離子體輔助磁控管濺射設(shè)備的