Файл: Носков Д.А. Электронно-ионное оборудование технологического назначения.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.07.2024

Просмотров: 117

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

решив;. Импужьоный режим создается путей отпирания запертой пушки при поотупденин на катодный электрод подояительвого импульса. На рис.3-2-6 приведена конструкция эдект- ( ронной пушки для размерной обработки материалов. В качестве катода используемся вольфрамовая ни»* погруженная в от- >

верстие плоского :;атсдного электрода. Анод наготовлен

в

форме плоской диафрап'.ч и электрически соединен о

корпу­

сом пушки. Ускоряющее напряжение

подается на катод, Катод-

РЫЙ электрод укреплен на проходном иаоляторе, в который

вмонтированы вводы для питаниг какала и управляющего

элек­

трода, .

.

 

i

 

Грехэлектродные управляемые

пушки разработаны

также.;

я на напряжение

 

.ds. Катодные

эхэктроды таких

пушек |

имеют сравнительно

простую форму и могут быть легко изго­

товлены. В та^лицг

рве.3-2-7 приведены охемы в параметры

трехалектродных пуяек с подогревннни катодами из гексабо-

рнд

лантана,

применяемые в установках А.306.02 и А.306.05.

• *

3

IS!

I

 

г* Г

~

 

f l

tj

 

 

Jim

 

 

l b

I f

 

 

ЧЕ

 

 

 

 

 

 

3

100

IB

г

0.4—3fi

12

 

1

160

to

 

0.6—03

10

1 — \

»

 

9

160

в

4

0.4—0.6

is

 

О

875

«0

в*

0,9-1.0

10

 

A3

320

26

. л

 

12

IP*

«.7i

«00

30

12

0.6-0*

li

 

Piic. 3-2-7


Из вабдицы видно, чко о помощью ал ктродов сравнительно

простой конфигурации мпиво получить электрические

п о л у ­

пригодные для предварительного формирования

пучков

с вы­

с о к и плотностью

тока. Приведенные в таблице

данные

 

вполне пригодна для выбора OCHOJHHX размеров электродов

пушки, необходимых для ее констр-арования.

 

 

 

Конструкция

электроклой

пулю установки

А.Ю6.02

с

нагнитчой линзой

пс.сэ^ана на

р и с . 3 . 2 . 8 . Кзтодный узел

о

Рн0.3-2-8. Общк4 влд и конструкция aJiJKspoHHbfl пушки установку A.306.05J

I-подогреватель катодаs 2-кетодный элыярод; 3-катод5 <ианод; З-электромагиитиая ланая,

подогревный гек",ибор1 дным катсдоа. ^укреплен m наодяторе» внутра которого яроходяг ь^оды каходм и аакалр подигреватель. Анод виеев потенциал корпуса у-таеовки (заземлен) и

выполнен

в виде

диафрагмы, установленной в дерзе-Евлг, ss-

яехдаавноа

водой*

Пугакз реочвзаля на ?5 sz г

гачербруе*

иучоа о токи

200 tea. Ma*ьлад /ч.чекгродоч

а их pgsaojia.

подсараютоз не г«льке ss yw - вэй 5£=ку^арАгки а ковдоо*» - ау^йа» но Ё !м jsre-isa $деазр.?ч*01гй прочное*»: увкоряяце*

к о т о р а я , ь

r e jpriHea ^'iKa. Чз опыта эксплуатации гушак следует, чтй напряжение пробоя при одинаковых vcfloeHHX увеличиваегоя для следующего рчда материалов: графит, алюминий, издь, келезо, никель, молибден, вольфрам.

3-3. Электронные линзы

Для фокусировки пучков заряженных чрчтиц в технологи­

ческих установках, как и в других ионно-и

электронно-луче­

вых :;рибпрах,

пргченяют опециадьные электронно-оптические

у с 1 р о й о т . " д ,

создающие к.азистатические,

электрические

и

магнитные поля, обладающие

с в о й с т в о м

изменять

траектории:

частиц и фокусировать их в

лучТакие

систе"ы

принято на-

выватх электронными линзами. В электронно-лучевых

^станов

гзх наиболее ширс<".о применяются электромагнитные

линзы

й

значительно реге и о ы л ь з у Е Я о т электростатические

линзы. В

гонно-луэвых у с т р о й с т р ч х преи-1уществеьно

примоияютс

 

элегьр^оташическио одиночные ьли ьвадруполные двазыс

 

3-3-1. Э^евтроввгнитчые

товар

 

 

 

Электримагнинея линза обычно представляет

с о б о й

со­

леноид, при пропускании тока по к о х о р о н у

создается

 

ак-

сиально-сиуметричное магнитное поде, обладающее

фокуси-

р,ющими свойствами. Для уменьшения ппотяаевностн

магнит­

ного поля и увеличения его напряженности соленс/ды

дела­

ют короткими и с н а б У в ю т магнитопровотом о зазором.

Прин­

цип устройства линаы пойман на рис . 3 - 3 - 1 . Магнитное п о ­ ле сосредоточено * зазоре ма±нитопровоДа.

Одно*! из основных задач прл разработке электромагнит­ н о й линзы я п я е т с я спредале„ие профиля поверхности п л ю с - ных чаконе-яв, обеспечивающих ыилиыальное значение ко­

эффициента с ф е р и ч е с к о й аберрации» а такае

конструктивное

р е ш е н и е от,-,олъных деталей линзы и узлов ее

оочлен^гия с

другими элементами элект^о.;но-оптической сн^твгч, исклю­ чающих или с!-одящ*1х к минимуму ошибку юстировки, является одной и з п р и ч и н возникновения о с е в о г о астигмо-- тиэма.


-63 -

Зависимость нейду зазором линзы,

диаметром канала, аиперзитками ка­ тушки и оптической силой линзы с

достаточной д..я инженерных расчетов

точностью,

подученлая пучем

аппрок­

симации универсальн-к кривис Либьа-

на,

иыеет

вид

 

 

 

г

г5

(S+]))U

(3-3-1)

 

 

 

 

где

-

фокусное расстояние;

Рис . 3 - 3 - 1 . Электро­

-

заэор иагнитной

линчы;

магнитная линза

J) -

диаметр канала?

 

 

-

ускоряющее напряжение}

2W - емпервитки катушки. Аналогичным образом получена формула для приближенного опре­ деления коэффициента сферической аберрации:

Конструктивное офсрылбние магнитных линз в значительной сте­ пени определяется наояачениеы устаьоыси. В тех случаях,когда не требуется ьолучать тонкий луч,линзы. распила~ают снаружи вакуумного патрубка, соединяющего пушку с рабочей камерой. В устройствах, преднаэьаченных для получения тонких пучков в большинстве случаев линаа консгрукт.".вно объединяется с элек­ тронной пушкой. 1<JK в сварочных установках линза крепится к

анодному блоку и помещается внутрь рабочей камеры.

Одна ич

конструкций nyc;jK, сочлененной

о линзой, приведена

на рио.з-3-2.

t Корпус •"нивы изгсовлеч

из

ферромагнитного

материал^

и выполняет функцию магннтопровода

п;шзы. В ряде гсонструкций

линз предусмотрено охлаждение деталей линз, нагреваемых пас­ ованными ьлектронами. Канаги для охдиадеь^.. изготавливаются

в тех

местах, когорьа л г д в е р 1 а в т с я

наиболее интенсивной

бом­

бардировке*

 

 

 

В

адекг r.c г "«-лучевых установках

для

иикрос~вр>а и

раз­

мерной

обряСч.г;<г а'ек?рлмагаа5-ны8 лиьзь

ч.конструьрщпны

в


-• 64 -

форме состаышх частей электронно-оптической системы, непод­

вижно укрзнленкзй на рабочей камере. В нонсрукциях

 

лклз

U другчх детале!'

ЭОС

пре­

дусмотрены

элементы

лля

исгиролкя.

При коне*" жуи­

ровании линз для

макро-

обработки пред^сыатр-вв-

ется

раз^щение деТиЛей

микроскопа

или других

устройств для

наблюдения.

На рис.3-Ъ-Ъ изобра­

жена

электронно-оптичес­

кая система

импульсной

электроннп-лучевий уста­

новки

с двумя

ливаами.

Перьая линзе,

гыполняю-

щая ролх. кок.'.енсооной,

имев"

зазор

в

средней

части

внутреннего

магнито-

провода. 3?зор

второй лин­

гис . 3 - 3 -- 1 . Электпонно-опткчеи- кая система сварочной установ-

1-ввод напряжения! 2-изоллтор',

3-6a.jh юстиров;л; 4-г.зтодный узел; 5-изолятор анода, 6-линза; 7 защатнк;; ко»ух

зы несколько c_bi':це-1 в

сторону сЗрябатьчаомсЯ детали. В поиведенной конструкции ЭОС обр катуш­ ки ли.;з вынесевы из вакуу­ ма. Герметизация немагнит­ ного зезора осуществляется льJo с помощью пайки вкла­ дыша из латунч, либо с по­ ишь» резиногых уплотнений. Благодаря такой герметпе - цйи значительно уменьшает­ ся поверхность гавоотделе-

ни я „ улучаемся уиьгия

охлаждения к а д о к линз.

*


- 65 -

г

г

з

4

I

Рве.3-3-3. Электроиао-оптичеоьая система импульсной установки для сверления твердых материалов:

Z-ааолятор; 2-катодный узел; 3-анод;

% И 5-ЯИИВЫ

3-3-2. влектросхатичеокис) лвнвы

J

Для некоторых специализированных установок, например предназначенных для удаления вещества в небольших ибьемах (удаление пленки, ПОДГОНЕ» сопротивлений я т.д.),мо^ут пряменятьоя одиночные данаы, успеино применяемые в качестве . объективных и ироекцьрнных линз электронных микроскопов. Основным доетслнстлоМ льнз является независимость фокусного раостояния I T скорости ядектронов, что позволит значательно снизить требования к стабидьн стн источников ускоряющего напряжения. Одинлчная линза не требует автономного источнпка питания. Для е^ питания можно использовать ускоряющее напряжение (унипотенциалы^я линза) или часть этого напря­ жения. Все эхо :.озво1.)Т значительно упростить схему литания установки. Ремрчоважное саачегяе имеет простора конструкции Одиночной линзы, в С-даиннсгве случаев состоящей ка трех плоских днафрагс. Несмотря на наличие таких недостатков,"ак необходимость изменять геометрические размеры в случае на­ добности упра-лять п^ело-,ляющой силой линзы и недостаточно высокая надежность, обусловливая напылеыем на электрода 4t ;тиц обрабатчлвыогс материала и образование!, пленок в

 

 

- 66

-

 

результате

бомбардировки

отраженными с пептонами, одиноч­

ные

линзн

находят првиенегие для

<<&окусировг.п ионик,: пучков

и в

некоторых электронно-лучегьтс

устройствах.

Оптическая сила линзы зависгт ov ге->метрйчесг, х разме­ ров ер электродов. Конфигурация электродов и расстояния между няни j o r y i быть подобиям по экспериментальным кри­ вым, полученным дрденнс для ускоряюще : чапряжениЛ до 50 кв, пока не сказываются релятивистские эффекты. Для болей высо­ ких напряженьй зависимость че-ду рабочиц расстоянием (рас-

отояьие от кран

ълняи

до миюеви) и геоыегрч ческвма

раэиерв-

ии элект^эдев,

снятая

экспериментально, дается на

р и с . 3 - 3 - 4 .

 

 

ц

 

г- j»

о «

 

 

 

 

 

 

1мм

0-и

 

 

hiВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£3

- - N

 

 

 

 

 

I!

It Ькп

 

 

 

Рис.3-3-4. Зависивсоть оаборчго .ра^ств^нив электростати­ ческой одиночной линзы, ог. размеров, ее .^лдаяродов;

*-рабочее расстояние.* . d. -расстояние.между среднем

и

крэйн*ч электродами,- 6 --телщвда срежете гпектр >да;

^

-диаметр кан°ла ^редлего электрода