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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.07.2024

Просмотров: 115

Скачиваний: 0

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

- п о ­

денного конденсацией паров на холодных деталях. Для повы­ шения этого коэффициента необходимо поддерживать теиьера- *УРУ деталей разрядной камеры на уровне, при котором ис ­ ключается кондерсацил паров рабочего вещества,

Примером изотермического источника ионов с испарите­ лем, размещенным в разрядной камере,является источник,

хематвческсJ изображение которого приведено на рис . 2 - 3 - 6 . Тигель (испаритель), выполненный из материала,не взаимо­

действующего с

рабочим

взще^вом,

помелен внутри цилиндри­

 

 

 

 

 

ческого

анода. Над

тиглем

 

 

 

 

 

установлен

вольфрамовый

ка­

 

 

 

 

 

тод,

выполняющий

одновремен­

 

 

 

 

 

но

роль

нагревателя

рабочего

 

 

 

 

 

вещества. Анод

во

время

ра ­

 

 

 

 

 

боты

нагревается

до

высокой

 

 

 

 

 

темлературы за счет излуче­

 

 

 

 

 

ния

 

нагреьателя 5.

Благода­

 

 

 

 

 

ря "-рем тепловым экранам,

 

 

 

 

 

расположенным

joKpyr

анода,

 

 

 

 

 

обеспечивается

хорошая

ста­

 

 

 

 

 

билизация

теплового

режима

 

 

 

 

 

разрядго.!

камеры

в

широком

Рис . 2 - 3 - 6 . ."сточник ион в

интервале

т^мператуп

от

20и

до

1о00°С. ДЛЯ повышения

с испарителем

внутри

 

камеры;

 

 

 

 

степени

ионизации

разряднря

1-натекатель;

2-анод;

 

;:амера

поне--ена в

продольное

З - м г е л ь ;

4-катид;

 

магнитное

поле. Ток

пучка

5-нагреватель; 6-тепловые

экраны;

7-экстракт^р

 

ионов uuH'tu при отверстии в

 

 

 

 

 

аноде 3,2 мм до-тигал 60м"а.

Источник /чеет :алые размеры, прос* по конструкции

 

доста­

точно долговечен и обладает сравнительно большит: коэффици­

ентом использпания рабочего

вещества.

 

 

 

 

 

 

 

Нагрев"рабочег ) вещества может осуществляться те толь­

ко теплоизлучением или

1.роп>сганием

то--а,

но и за счгт

бомбар-

.цмровп-

эле

тронами..

В том

ь в

другом

случае

испаритель

"ожет быть совмещен с разрядной камерой. Пгч нагреве

элек-

«ронаии

в

с стеме_ с термокотодом источник

имеет

большую

г»бг--сл.,с

точки зрения управления

 

теучечатурным

pesauo-',


- kl -

но требует более сложных электрических охем вдтания. Источники ионов с нагревом испарителя электронами из

разряда обходятся более простыми схемами питания, по имеют меньше степеней свободы при регулировании режима работы.

Конструкция источников ионов некоторых тугоплавких элементов, для создания необходимого давления пара кото­ рых достаточна температура, не достигающей температуры плавления, может быт* упрощена благодаря тому, что в ка­ честве испарителя может использоваться одна из деталей разрядной камеру, нагреваемая электронной бомбардировкой; На рис.2-3-7 покаеан принцип устройства источника ионов уг^орода. Источник состоит из графитового трубчатого ка ­

тода 2,

нагреваемого

бомбардировкой электронами, э к и п и ­

руемыми

вольфрамовой

спиралью 3, и стержневого графитово­

го анода-испарителя, аагреваечо^о электронами о катода. Такая слоьная система получения электронов для нагрева

 

 

 

анода

и ионизации

атомов уг*-

 

 

 

лерода

объясняется

необходи­

О

 

 

мостью экранирования

вольф­

зооо

 

 

рама от прямого

попадания

 

 

8 т о н о в углерода,

икгнвно

ре ­

 

 

 

 

 

 

агирующих с вольфрамом

и

 

 

 

сокращающих срок

службы

ис -

 

 

 

о ч н и к а . В рабочем

^зжиме

Рис.2-3-7. Источник

 

при температуре

апода

290С°С

 

г'олучеЕ ток иолов

углерода

ионов углерода:

 

I-графитовы» анод-ис­

 

до 400 мка. Источник ионов с

паритель;

2-гоафитовый

нагревом ано, ;а испарителя

за

эмиттер;

3-вольфрам1"-

 

счет эн°рги:: разряда

создан

вая спираль; ч-экран.

 

 

на основе разряда с осцилляцией

 

 

 

 

 

 

электронов в магкилод поде. .

Анод разрядной камеры

 

Пеняинговского разряда,

будучи

вы­

полненным

из раоочего

вепкотва ( 2ft.,Cu,/!$,Wi)-

нагрева-'

B ' . J H -о температуры,

достаточной

для поддержания

давления

паров на уровне Т0~*тор га счет электронной бомбардировки . непосредственно в разряда. Извл^эние ионов производится чг^ез отверстие в катоде. В таком источнике получен пучок ионов нике;. ; г током Юи мка.


- ы -

На HpHttt$t№ йагревв ввод» рвзрядвоЧ камеры предложен.» Bceot:Sft«t 8«ttO"St гсй*р«руеда» пучки ионов оложного соста­ ва, содеркаедв ш& кеокваьуях м е м е н ю а , с регулируемый процентные C0h%p&a.tu«tt tuft иной компоненты.

2-3-3*

Плазмснйна *еТйЧШ»«й Исаев тугоплввких

 

элементов с катодные раепыленчеи рабо­

 

чего

гещесиа

Для ло::учьняя рабочего вещества в атомарном состояния

используют

катодное распьлепир ионами непосредственно в

рээряде. В таких

источниках могут исш&ьзоватьоя главным

образом высоковольтные формы разряда, когда распыляемое рябсчее вещество подвергается бомбардировке ионами высоких анергий, при которых коэффициент катодного распыления имеет осдьшее значение. Известны источники ионов тугоплавких эле­ ментов, в которых используется дугорой разряд о JPкаленным

катодом, разряд

с поли» РНОДОМ, магнетронныИ разряд, разряд

с осцилляцией

электронов в

магнитном

поле и некоторые

дру­

гие

формы разряда.

 

 

 

 

а исто никгс с термокатодаыг; дуговой разряу. обычно

го ­

рит

при оравп ительно низких

падениях,

поэтому для увеличения

piepry: бомбардирующих

ионов на распыляемую м.шень подается

отрицательный потенциал

300-2000 в . Этот прием

используется

т KXS

:i в

источниках с другими видами

разряда.

 

На

P L

г . 2 - 3 - 8 приведела конструкция

ио:.нсго

источника с

Х^говым разрядом с териок^тодом. Источник состоит из разряд­ ной камеры, о^раьованной грэлитовыы трубчэт:* анодов I и нагреваемой вольфрамовой спиралы. 2, выполняющей роль като­ да . Распыляы:>Й материал 3 у::реплен на изолирован."^ охлаж­ денном держ«.гело и находится под потенциалом 2 кв Извлече­ ние гонов производился через отверстие в аноде полем экст­ рактора 4. ? разрядной камере между анодом л катодом под­

держивается

разряд. Тсс накала создает акгчалгное магнитное

поле, конгпагируюгзе

плазму. Под действием по."я распыляемо­

го материала

(мишень)

ионы из плаыы разряда направляются

на мишеьл и распыляю, ее. Постепенно снижая парциальное дав­

ление газа и поддерживая

ток разряда путем

регулировки нака­

ла K8iода,можно цолучи!ь

разряд практически

в парах металла.


 

43

-

 

 

 

 

 

 

1'зточник имеет

сравнитель­

 

 

но простую

конструкцию р.

 

 

достаточно

надежен в рабо­

 

 

т е . Источник испольэовалоя

 

 

д£Л получения ионов железа,

 

 

серебра,

золста

и

алюминия.

 

 

Источник

иовов

о

катодным

 

 

распылением

рабочего веще­

 

 

ства с осцилляцией элек.ро-

 

 

нов в магнитном поле имеет

 

 

более сложную конструкцию

 

 

за сче . введения нагрева­

Рис . 2 - 3 - 8 . Источник ионоь

теля сюда и анодных экра­

с катодный распылителем:

нов. Распыляемое

вещество

I-графитовый

анод{ 2-катод;

•закреплено на катоде. Около

З-распыляемый

электрод;

противоположного

катода, в

•-экотрактор

 

котором

выполнено

отверстие

 

 

для выхода

ионов,

располо­

жен натрезвемый катод на вольфр«ио?ой стирали. В этом источ­

нике поручен

ток

ионов металла о* 50 до 100

мка.

 

 

 

 

В источнике

ионов, изображенной

на рис.2-3-9,испольчует-

 

 

 

ся

разряд

с

осцилляцией

 

 

 

 

электронов

в

магнитном

пола

 

 

 

с катодным

распылением

рабо­

 

 

 

чего вещества и одновремен­

 

 

 

ным его испарение^ с анода .

 

 

 

испаптеля . Благодаря

тоцу,

 

 

 

что

рабочее

вещество

 

нанесе­

 

 

 

но на oOd катодр и на анод в

 

 

 

разрядной

камере

еравнгтедь-

Рис . 2 - 3 - 9 . "сточник ио:.ов

но

бистро

устанавливается

необходимее

давление

 

паров

металлов:

рабочего вещества, и

разряд

1-анод-нспаритоль; 2-р JO'O-

поддерживается в

это"

атмо­

че вещество;

З-постоянный

сфере. Применение

п о с зяв>

магнит; 4-акстрактор

ного магнита, погтеныв на-

 

 

 

 

 

 

Къне'аики

которого, по

 

су­

ществу, яв-якшп

катодами разрядной

камеры, п а в злило

c w c i * -

веано снизить

онергоемкооть

истач_н: i и упрости -

схему

аа-