Устройство для измерения заряженных частиц в электровакуумных установках

 

Использование: относится к физическому приборостроению и может быть использ|овано для контроля заряженных частиц в технологических установках при нанесении покрытий ионно-плазменным методом в оби|ем и химическом машиностроении, авиастроении , электронике и т.д. Сущность изобретения: в устройство введен криволинейный цилиндрический плазмовод, выполненный в виде двойного колена так, что центр входного отверстия расположен на оси симметрии источника плазмы, а центр выходного отверстия расположен на оси симметрии масс-спектрометра, причем эти центры смещены на расстояние большее , чем диаметр плазмовода; вдоль оси плазмовода создается продольное магнитное поле Нпл, а на корпус плазмовода подается положительный потенциал УПл. При заданной геометрии криволинейного плазмовода исключена оптическая прозрачность между источником плазмы и детектором заряженных частиц, что приводит к уменьшению уровня паразитного фона, а заряженные частицы беспрепятственно проходят плазмовод без изменения парциального состава при значениях НПл 4х 103-6х 103А/ми V™ 140-220 В, что повышает чувствительность измерений при сохранении точности. 1 ил. СЛ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 01 J 49/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4853173/21 (22) 28.06.90

46) 15.03.93. Бюл. ¹ 10

71) Физико-технический институт АН БССР (72) Ж.А, Мрочек, И.А. Романчук и М.М, СеМенкевич

56) Чутов Ю.И. и др. Монопольный масспектрометр для исследования нестационарной плазмы, — ПТЭ, 1981, ¹ 4, с, 174—

176.

Лунев В.М, и др. Применение однопольного масс-спектрометра для исследования онного компонента плазменного потока, генерируемого вакуумной дугой. — ПТЭ, f976, ¹ 5, с. t89-190. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ 3АРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ УСТАНОВКАХ (57) Использование: относится к физическому приборостроению и может быть использовано для контроля заряженных частиц в т хнологических установках при нанесении покрытий ионно-плазменным методом в общем и химическом машиностроении, авиаИзобретение относится к физическому приборостроению и может быть использов но в электровакуумной промышленности, например, для исследования, контроля иупр вления процессов нанесения покрытий в общем и химическом машиностроении, авиастроении, приборостроении и т.д, Целью изобретения является повышение чувствительности измерения заряженнь1х частиц и расширение функциональных возможностей за счет исследования пространственных распределений источника плазмы, „„ЯЦ„„1802380 А1 строении, электронике и т.д, Сущность изобретения: в устройство введен криволинейный цилиндрический плазмовод, выполненный в виде двойного колена так, что центр входного отверстия расположен на оси симметрии источника плазмы, а центр выходного отверстия расположен на оси симметрии масс-спектрометра, причем эти центры смещены на расстояние большее, чем диаметр плазмовода; вдоль оси плазмовода создается продольное магнитное поле Нпл, а на корпус плазмовода подается положительный потенциал Ч». При заданной геометрии криволинейного плазмовода исключена оптическая прозрачность между источником плазмы и детектором заряженных частиц, что приводит к уменьшению уровня паразитного фона, а заряженные частицы беспрепятственно проходят плазмовод без изменения парциального состава при значениях Н» =

=4 х 10 — 6 х 10 А/м и V lt = 140 — 220 В, что повышает чувствительность измерений при сохранении точности. 1 ил.

На чертеже показана блок-схема предложенного устройства.

Устройство содержит источник плазмы— электродуговой испаритель 1; вакуумную камеру 2; криволинейный плазмовод 3; датчик масс-спектрометра 5; детектор частиц

6 — вторичный электронный умножитель (ВЭУ) или коллектор; двухкоординатный самописец 7; блок управления масс-спектрометра 8; магниторазрядный насос 9; диафрагму 6 1 мм 10; экран 11; источник питания магнитной катушки плазмовода 12; источник напряжения смещения плазмово1802380 да 13; диафрагму 14 И8 мм; источник питания 15 электродугового испарителя, Источник плазмы 1 расположен в вакуумной камере 2. Криволинейный плазмовод.

3 находится в вакуумной камере 2 и через изолятор 4 крепится к входу датчика массспектрометра 5. Диафрагма 10 устанавливается на входе, а диафрагма 14 на выходе плазмовода. Детектор частиц 6 подсоеди-. нен к датчику масс-спектрометра 5 и через блок управления 8 к двухкоординатному самописцу 7. Экран 11 расположен в вакуумной камере и предохраняет плазмовод 3 от воздействия плазмы. Магниторазрядный насос 9 соединен с датчиком масс-спектра- 15 метра 5 и служит для автономной откачки.

Блоки питания 12 и 13 предназначены для создания магнитного и электрического поля плазмовода 3, Питание источника плазмы осуществляется блоком 15. Элементы уст- 20 ройства 5-9 и 12-15 расположены вне вакуумной камеры, Устройство работает следующим образом.

Вакуумную камеру 2 откачивают до давления не более 10 Па, включают магниторазрядный насос 9 и откачивают датчик масс-спектрометра 5 до давления не более

10 Па Включают электродуговой испари- 30 тель 1, Генерируемый электродуговым испарителем плазменный поток с высокой степенью ионизации поступает в вакуумную камеру 2. Часть плазменного потока, выделяемая диафрагмой 14, падает на вход плазмовода 3. При наличии магнитного поля и потенциала на плазмоводе 3 внутри плаэмовода создается радиальное электрическое поле, которое способствует эффективной транспортировке плазменного 40 потока. Выходящий из плазмовода плазменный поток, сформированный диафрагмой 10, поступает в ионный источник датчика масс-спектрометра 5 и далее в анализирующую часть и на детектирующий эле- 45 мент масс-спектрометра б. Сигнал с выхода датектора усиливается в блоке управления

8 и записывается на двухкоординатном самописце 7.

Плазмовод представляет собой трубку из нержавеющей стали с внутренним диаметром 8 мм загнутую в виде "двойного колена" с радиусом .загиба R = 45 мм; при высоте плазмовода Н = 50 мм выходящий пучок параллелен входящему и смещен На

h L = 15 мм, При оптимальных значениях Нля и Ч,„ ионы проходят плазмовод без изменения парциального состава, т.е, в этом диапазоне значений Н<л и Члд возможны количественные измерения ионов. Уменьшение уровня паразитного фона и выбор оптимальных значений напряженности магнитного поля и потенциала криволинейного плазмовода, при которых пропускание плазмовода максимально и происходит без изменения парциального состава ионов, повышает чувствительность измерений. Путем вращения плаэмовода относительно оси масс-спектрометра получают . данные о пространственных распределениях ионов.

Формула изобретения

Устройство для измерения заряженных частиц в электровакуумных установках, содержащее источник плазмы, установленный в вакуумной камере, и масс-спектрометр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения функциональных возможностей за счет исследования пространственных распределений источника, оно снабжено плазмоводом, выполненным в виде электропроводной трубки в форме ".двойного колена", центр входного отверстия которого расположен на оси симметрии источника плазмы, а центр выходного отверстия расположен на оси симметрии масс-спектрометра. причем эти центры смещены один относительно другого на расстояние, превышающее диаметр плаэмовода, а также снабжено источником питания постоянного тока, положительный полюс которого подключен к корпусу плазмовода, а отрицательный полюс — к корпусу устройства, и магнитной катушкой, обмотка которой расположена вдоль плазмовода соосно с ним, при этом плазмовод выполнен с возможностью вращения относительно оси масс-спектрометра.

1802380

Составитель Н. Катинова

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Л. Филь

Редактор

Заказ 850 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101