Ионный источник
Изобретение относится к технологическим источникам ионов. Целью изобретения является снижение расходимости пучка ионов. Источник содержит разрядную камеру 4. Входной 7 и выходной 9 электроды системы 6 формирования пучка соединены с отрицательным полюсом источника 10 электропитания. На выходе камеры 15 нейтрализации установлен дополнительный электрод 24. От источника 25 электропитания в системе нейтрализации горит разряд. Образующиеся холодные электроны нейтрализуют пучок ионов. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к технологическим источникам ионов. Целью изобретения является снижение расходимости пучка ионов. Схема источника представлена на чертеже. Ионный источник содержит прямоканальный катод 1 и анод 2, закрепленные на изолирующей крышке 3 источника. Электроды размещены в корпусе разрядной камеры 4. Разрядная камера находится под опорным положительным потенциалом, создаваемым источником 5 электропитания. На торцовой крышке разрядной камеры 4 закреплена система 6 формирования ионного пучка, состоящая из входного (ускоряющего) электрода 7, фокусирующего электрода 8 и выходного электрода 9, образующих одиночную электростатическую линзу. Электроды 7 9 разделены между собой изоляторами. Входной и выходной электроды электрически соединены между собой и подключены к отрицательному полюсу дополнительного источника 10 электропитания. Фокусирующий электрод 8 соединен с положительным полюсом источника 11 электропитания, отрицательный полюс которого заземлен. Разрядная камера 4, а также система 6 формирования пучка заключены в металлический кожух 12, который вакуумплотно соединен с основанием 13. На основании 13 через изолирующую прокладку 14 закреплена камера нейтрализации 15, в торцовых стенках которой имеются отверстия 16 для входа и выхода ионного пучка 17. Полость 18 камеры нейтрализации через систему отверстий 19, выполненных в боковой стенке камеры нейтрализации, сообщается с тороидальной полостью 20 газораспределения. При помощи изолирующей втулки 21 и трубопровода 22 полость 20 соединена с системой подачи нейтрализующего газа (на чертеже не показана). На выходной торцевой стенке камеры нейтрализации 15 через изолирующую проставку 23 установлен дополнительный кольцевой электрод 24, подключенный к положительному полюсу дополнительного источника 25 электропитания, отрицательный полюс которого соединен с камерой нейтрализации. Полость 18 камеры нейтрализации выполнена, например, в виде сужающегося от центра к периферии диска. Источник работает следующим образом. Ионный пучок 17 извлекается из плазмы, образуемой в разрядной камере 4 источника, и формируется системой 6. Пучок 17 проходит через полость камеры нейтрализации 15, в которую подается нейтрализующий газ. Геометрические размеры этой полости по отношению к диаметру пучка подбирают такими, чтобы давление газа линейно убывало от периферии к центру, а затем резко падало на выходе дополнительного электрода 24. При прохождении пучка 17 через камеры нейтрализации ионы пучка испытывают столкновения с молекулами газа. В результате этих столкновений происходит ионизация нейтральных частиц с образованием медленных ионов и электронов. Последние эффективно нейтрализуют пространственный заряд ионов пучка. Эффективность нейтрализации повышается за счет генерации дополнительных электронов в камере нейтрализации 15 путем зажигания в ней несамостоятельного тлеющего разряда между дополнительным электродом 24 и камерой нейтрализации 15. Этот разряд инициируется ионным пучком 17. Образующиеся в разряде медленные электроны дрейфуют в направлении дополнительного электрода 24 и частично захватываются пучком ионов. Медленные ионы, образующиеся в разряде, уходят на стенки полости 18, нейтрализуются на них и вновь уходят в полость в виде атомов нейтрализующего газа. Таким образом, создается эффект газоплазменной нейтрализации пучка ионов. Подача отрицательного смещения потенциала на электроды 7 и 9 с помощью источника 10 электропитания препятствует проникновению медленных электронов, образующихся в разряде, на электрод 8, что способствует повышению концентрации электронов в полости камеры нейтрализации. Величину напряжения источника 10 электропитания выбирают в 1,3 1,5 раз более высокой, чем напряжение источника 25 электропитания разряда в камере нейтрализации. Изобретение позволяет достичь повышения длины транспортировки ионного пучка за счет снижения расходимости пучка, обусловленной действием пространственного заряда ионов.
Формула изобретения
1. ИОННЫЙ ИСТОЧНИК, содержащий разрядную камеру, систему формирования ионного пучка, входной и выходной электроды которой электрически связаны, а также камеру нейтрализации с входом и выходом для ионного пучка и с отверстиями для ввода нейтрализующего газа, отличающийся тем, что, с целью снижения расходимости пучка, в источник введены дополнительный кольцевой электрод, установленный на выходе камеры нейтрализации, и дополнительный источник электропитания, отрицательный полюс которого соединен с камерой нейтрализации, а положительный заземленный полюс с дополнительным электродом. 2. Источник по п.1, отличающийся тем, что в него введен второй дополнительный источник электропитания, отрицательный полюс которого соединен с входным и выходным электродами системы формирования ионного пучка, а положительный заземлен.РИСУНКИ
Рисунок 1MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 8-2000
Извещение опубликовано: 20.03.2000
