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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.07.2024

Просмотров: 131

Скачиваний: 0

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

- <Vl -

гения. l!o pxo прилело к уме"ьшснию возможности ^ьгулироааняя режима разряда и управления параметрами тока пучка, аффективный нагрев лнода и распыление катода возможна в резине высоковольтного разряда в сравнителььо узкой диапс-

зоне дрвлдии4 . Вторым недостатком источника является

богъ-

шой разброс йнергрй ионов, генерируемых ис^очиикок.

Из-за

эти?с недостатков источник применяется для решения сравни-

lejibi.o узкого круга

задач ионной технологии, к которым мох-

ас отньсти очйстгу

поверхности, нанесзние пленок методом

ионного осаядения, легирование полупроводниковых материалов ча установках, массфилыры которых некритичны к разбросу

ионов по

энергиям с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнительно большой ток ионов

получе:: в источнике

с

КАТОДНЫМ

распылением

в разряде газоиагпетрона,

принцип

уст­

р о й с т в

которого показав на

рис.2-3-10. Источник наполнен

 

 

 

аргоном и находится в магнит­

 

 

 

ном поле. Ыекду графитовым вво­

 

 

 

дом и

вольфрамовым

катодом

 

за ­

 

 

 

жигается разряд с током несколь­

 

 

 

ко ампер в докрптическол режиме

 

 

 

при напряжении несколько

сотен

 

 

 

вольт. Г.ри SVOM на пластину,

 

 

 

 

изготовленную из рабочего ве -

Рис.2-5-х0. Газомагнит-

ще^-ТЕ

, под

действием

приложен­

ного к

лей

отрицателььогр

потен­

у онный источник ионов:

циала

ЕЭО j

постуг.ак,!

ионы

арго­

1-вольлрамов:"Й катод;

 

«?-енод;

>распыляемый

на, вызывая интенсивное распыле-

электрод; ^-гчяуск

 

ньз ее

поверхности. Распыленные

а.чгоиа; 5~у?кйрчюпЙ '

 

атоыы

ионизируются

в

разряде

и

элелт* од

 

 

вместе с иолами аргона извлекают­

2x50 т с ,

 

 

ся через щель в аноде сечением

ьтими же авторами

предложен другой вариант

источни­

ка, 1 котором катод покрыт распыляемым веществом или его

ту­

гоплавким соединением. Эффективность распыления при этом

су­

щественно увели"ивагтся. В источнике получоны пучки иоыов

ир-

рндия, никеля., лант0 на и доугих ^Лъментоз с -.соком 50-200

яка.

ига. получения ионсз тугоплавких элементов, в принципе, мо­

хе? быть

использован

эффект

ионизации распыленных частиц боы-

.;-дирующнаь ионами

Чо эффективность этой ионизации

очень

 

- 45

-

 

 

 

 

мала. Так

при бомбардировке

поверхности твердого

тела

иона­

ми аргона

с энергии 10-12

кв среди

распаленных

частиц

име­

ются ионы

бомбардируемой

ииг'.еяи, ток

которых лри

токе

пер­

вичного потока I ма составлял 0,01 ыка. Принцип получения паров рабочего вещества посредством катодного распыления мо­ жет быть использован в источниках радиалъно-сходяэдхся и радиально-расходящихся ионных пучков. В источниках этого типа лрименяютср кольцевые разрядные камеры, в которых плазма ло­ кализована в кольцевом объеме, а распаляемый материал аогзт быть нанесен на катодный электрод по всз:1 кольцевой поверх­ ности. Устройство одногс из таких источников схсматичесш по­

казано на рис . 2 - 3 - 11 . Кольцевой катод 2 лыеат

коробчатое се ­

 

 

чение со целью в центральное

 

 

части дл.. выхода ионов. Распы­

 

 

ляемый

материал

укреплен

на

 

 

цллшдоической

части

катодного

 

 

злек.рода вблизи шели по. оба

 

 

стороны от нее на участках,

 

 

пот-ъер^аеиых наиболее интен- .

 

 

еивной ооибарда-'овкв. По кэре

Рио.Г - 3 - I I .

Источник

распыления

повышается

парци­

альное давление паров и доля

радиан ьно-сходящегооя

ионов

рабочего

вещества

в

ионного потока:

пу^ке,

извлекаемом

ив

разряд­

I-анод; 2-катот", 3-рас- „

пыляекый материал;

ной камеры

ькстракюром,

уве­

4-уокоряющий

электрод.

личивается.

Эффект

п£спы5.эния

 

 

может

бь-ть

усилен,

если

на -

держатель распыляемой мишени под-ть отрицательный потенциал, как это делаети? в рассмотренных выше ;зточниках. По анало­ гичному принципу могут.быть созданы лсточнаы реднадьно-рас--' ходящихся ионных потоков.

2-3-4. Источники ионов с использованием

процессох

дисоцнадии

химических

роединений

твердых

вещео*ь

При с-олкновеваи электровоз

а д и

асаов с молекулами слож­

ных химических ооеднаениЙ наряд:

с

процессагч возбуждения и

ионизации происходит диссоциация

з . иг ооединеи.Й с последую-;

- Ц6 -

щей ионизащ'да компонент. Этот принцип используетоя для получения аопов тугоплавких элементов из их 1аэообр8зных,

жидких или легкоплавких соединений.

Еоли элемент нз

обра-

8 j 3 i газообразных соединений то его

ионы могут быть

полу­

чены за счв'х1 диссоциации и яони8ац:<и

паров жидкости

ила

легкоплавких соединений. В ионных источниках такого

типа

могут использоваться для диссоциации п иониаации различ­ ные вчды разряда, широко Применяемые в источниках ионов Газов. Пучки ионов, генерируемые такими источниками, со ­ держат громе ионов необходимого тугоплавкого элемента ионы сопутствующих элементов, входящих в состав диссоциируемого соединения, и ионы остаточного газа . Это является одним ив недостатков источников, теине мянее такие источники широ­ ко использукген в различных установках, особенно в уста­ новках с ыасефнлыраж, в которых так 1.ли иначе происходит выделение ионов нужной мнесы.

В гзкоторых типах ускорителей и ионно-лучевы:: устано­ вок применялись высокочастотный ионное ИСТОЧНИКИ,конструи-

цня которых подобны изображенной на рнс.2-3-Г2. Разряд

эа -

 

 

sarjeTw в парах вещества, Ис­

 

 

паряемого КЗ ОТрОСТКа Х.]&'г.ВЛ^~

 

 

чение ионов из плазмы произво­

 

 

дится с

помощью зонда

(экст ­

 

 

рактора, введенного

л

плазм")»

 

 

Кварцевый баллон,

в котором

 

 

гозбундается

 

раэряд,нагреъает-

 

 

ся печами 6 и 7 до температуры,

 

 

при с т о р о н

исключена

конден­

 

 

сация паров

рабочего

вещества

 

 

на стенках. В ионном источнике

 

 

предусмотрена

возможность

 

 

 

обезгаживаняя

л обезвоживания

Рис;^-3-12. Источник

рабочих

соединений

путем

про­

грева и

откачки г оделяющихся

ионов

с ЪЧ разрядом

гавов.

 

 

 

 

 

 

в

газах:

 

 

 

 

 

 

Т-испарявщееся вещество} 2-полржитедьный элект­ род; З-зкетрактср} тудка возбуждения?

5-баллон; б-7-нагрерате-

ЛИ:

Благодаря малому разбросу ионов по энергиям источники дан­ ного типа успешно иопоиьэовалвиь в ускорительной технике в

-47 -

вионно-лучевых установках с магнитными массфильтрамн. Е недоотаткам высокочастотных ионных источников следует от­ нести сргзнительйи визкяй коэффициент использования мощности генератора, обусловленная необходимостью изоляции гк - дуктора от разрядного объема на полное ускоряющее напряже­ ние, а также сравнитеино большая энергоемкость систенн питант источника.

хх

X

Помимо рас смотренных плазаенных электронных и ио: них ИСТОЧНИКОВ в некоторых типах установок применяют источни­ ки, которые могут генерировать как электронные, так и ионные пучки. Электронно-ионные источники содержат элемен­ ты конструкций, характерные для т е х и других источников,с помощь» которых удается повысить эффективность извлечения электронов и иоьов.

Г Л А В А Ш

ЙОННО-ii ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСК,'Е СИСТЕМЫ

Одной я-ч основных частей любой электронно-ионной устсвовта является системе, обеспечивающая получение, ускорение, фо^еир^вку и отклонение потоков эзрякеяных частиц, которую принято завывать электронно-оп^иче^кой или монно-одти<.зской

системой. В дальчейезм ЭТИ системы

6yne«i

называть элекгрон-

но-оптн^скини системами (ЭОС). Структура

ЭОС зависит от

 

Tpj6oB8i'!>ti к параметрам пучка и от

назначения

установки.

В

idmeu случае ЗОС состоит из источай

частиц с

системами

ус­

корения о предварительного формирования пучка, фокусирующих лвнз и устройст-* для отклонения пучка. Конструктивно ЭОС выполнится в зидз отдельной колонны, размещаемо», неп^сред- c?Bbijso на рабгчеа" ксмере чли внутри каперы. В данной главе рассматривайте принципы построения ЭОС и элелен'хы конструкцаа отдедььых у^-лов системы.

3'-1>о Структура э:;ектронно-и гон~о-ог '.., ическнх систем.

о

При построении ЭОС и выборе ее структуры необходим'-,

учитывай, требовгния, накладываемые г ех^одогнческхмн

опера­

циям!,

и- условиями шс выполнения. В общем с.учее Э0.С

додяаа.

удивлетзоряг-s

следушдиы требованиям?

 

I .

Систруа

^олтяа фогшровать пучок частиц заданнщ;

"ео*.ет^*н-г?зг»"х

размеров с определенными ~вранеграми.

 

Z. Сиетема делана обеспечивать плавное управление опре­ деленными ййраастреми пучка '.ток в пучке, энергия частиц) пра гохранениз неизмевнымь д р у и х параметров vфокусное рас­ стояние, кроссовер).

3- Гтклопенрд пучка в определенных пределах не должно сопровождаться мзмеь-НЕеи ."иаме^гт лучка и рс-шределения

ллсга~с~и частая

по

се"енню.

 

k. Система,

как

лобоь, .техцьчеокое устройство,

должна

*лъ достатс \т

дол^о-чечноЯ, акономичсой (ток на

электроды

- 49 -

доляен быть минимальный), простоя по конструкции, удобной в наладка и экспг.уата'Т.и.

В отдельных случаях ко*,пускулярно-опти"вскиа системы долины удовлетворять некоторым специфический требование, к которым относятся люноэнергетичность пучка, опектрильный состав генерируемых чаотчц, разрешающая способность а т . д

Структура ЭОС для электронных пучков оуиесглекно отли­ чается от структуры системч, предназначенной для генериро­ вания и £оьусироР1си ионных пучков не TO.".V-I ЛО ксистпувции источник» заряненных частиц, но и по устройству отклоняю­ щих оиотем.

3-1-1» ЭОС для электронных пучке

Наиболее распространенные пхшы отру-.^р ЪОС для поду* чения электро-.-use пучков, определимые назначенном уотанс-- вок, принуду?..':- иа рйс . З - 1 - I .

и:

! I 1

2

 

.. А

4

а

г'

5 '

S

д

 

Рис . З - 1 - I . Основные. тип ы эхектрсано-оптыеских систем элеиронно-лучевых установок технологического пазьачеия:

а^-беаанодныЙ нагреватель, б>-двухэлектродная «тушка; в)-Э0С с оА лой лшиой; г)-30С с д ^ ' И я линзами; д)-&">о о двуил линваии, отклоняющее системен и стигм^тпом.

,1-кчтод; с-кат^дный электрод; 3 анод; 4-диь- а; 5-«занз*; 6-отигматгр; ?~"гклонй~ща'я с и с т е м ; 3 мишень

Смотрите также файлы