Источник ионов

 

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ug g Н 01 J 27/22

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! 7 ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2831356/18-25 (22) 29.10 ° 79 (46) 15.12.85. Бюл. 9 46 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) Г.А.Ковальский (53) 621,387(088,8) (56)Габович И.Д. Физика и техника плазменных источников ионов. М., Атомиздат, 1976, с. 183.

Патент Великобритании У 1414626,, кл. Н 1 D, опублик. 197$. (54 )(57 ) ИСТОЧНИК ИОНОВ, преимущественно металлов, содержащий полый цилиндрический катодный электрод с извлекающим отверстием в боковой

„„SU„„03737 стенке, на дне которого расположено рабочее вещество„ установленный внутри катодного электрода в его главной плоскости симметрично извлекающему отверстию анод и источник питания разряда, о т л и ч а ю щ и.йс я тем, что, с целью повышения плотности ионного тока, анод выполнен в виде прямоугольной петли, введен дополнительный источник питания для поддержания тока через анод, термокатод выполнен в виде аналогичной по форме аноду петли и расположен в плоскости, параллельной плоскости расположения анода, по другую по отношению к извлекающему отверстию сторону от этой плоскости.

Цель достигается тем, что н источнике, содержащем полый цилиндрический катодный электрод с извлекающим отверстием в боковой стенке, на дне которого расположено рабочее вещество, установленный внутри катодного

Ф 8037

Изобретение относится к устройствам для получения ионов металлов с помощью электрического разряда в па", рах металлов.Оно может быть использовано в области электронной тех- 5 ники в установках для имплантации быстрых атомных частиц в материалы при изготовлении легированных полу проводников:, элементов магнитной памяти и других элементов электрон- 10 ной техники.

Известны плазменные ионные источники металлов, в которых необходимая плотность паровой фазы создается испарением металла в результате нагре- 15 ва рабочей камеры источника..Такие источники представляют собой протяжную разрядную камеру, помещенную между полюсами магнита. Испарение вещества происходит вне камеры в тиг« 20 ле, соединенном с разрядной камерой паропроводом. Используются печь для нагрева разрядной камеры и печь для нагрева тигля.

Недостатком известных источников 25 является сложность конструкции и большие затраты мощности на испарение рабочего вещества. . Ближайшим техническим решением является источник ионой металлов, содержащий полый цилиндрический катодный электрод с извлекающим отверстием в боковой стенке, на дне которого расположено рабочее вещество, установленный .внутри катодного элек- 35 трода в.его главной плоскости симметрично извлекающему отверстию анод и источник питания разряда.

В известном источнике анод выполнен в виде двух или более проволок, 40 укрепленных в верхней и нижней торцовых крышках с помощью изоляторов.

Недостатком известного источника является низкая температура катодного электрода, из-за чего приходит- 45 ся вводить его косвенный подогрев, и низкая эффективность ионизации.

Недостатком источника является низкая. интенсивность ионного тока и сложность конструкции источника.

Целью изобретения является повышение плотности ионного тока, 37 2 электрода в его главной плоскости симметрично извлекающему отверстию анод и источник питания разряда, анод выполнен в виде прямоугольной петли, введен дополнительный источник питания для поддержания тока через анод, термокатод выполнен в виде аналогичной по форме аноду. петли и расположен в плоскости, параллельной плоскости расположения анода, по другую по отношению к извлекающему отверстию сторону от этой плоскости.

На чертеже представлена структурная схема ионного источника, Корпус газоразрядной камеры 1 (показан пунктиром), представляющий собой катодный электрод, имеет форму полого цилиндра с дном, на котором помещается тигель с рабочим веществом. Внутри полости катода вблизи внутренней стенки цилиндра расположен накаливаемый эмиттер 2 в виде плоской вытянутой вдоль образующей цилиндра 1 петли, концы которой выведены из разрядной полости через верхнюю торцовую крьппку 3. В главной плоскости цилиндра расположена более широкая прямоугольная плоская петля 4, являющаяся анодом и нагрева тельным элементом. Концы ее также выведены через верхнюю крьппку 3 корпуса 1. Выходное отверстие источника 5 расположено в средней части цилиндра 1 на стороне, диаметрально противоположной эмиттеру. Крышка 3 электрически соединена с корпусом 1. Корпус 1 и эмиттер 2 подключены к отрицательному полюсу источника питания разряда 6, анод 4 — к положительному полюсу. Кроме того, два вывода эмиттера 2 подключены к источнику питания накала 7,.а два вывода анода 4 — к источнику тока анода 8. Для уменьшения расходования энергии на поддержание нужной плотности паров металла в источнике корпус может быть окружен тепловыми экранами.

Работа источника ионов осущест- . вляется следующим образом.

При прохождении по аноду 4 электрического тока от источника питания анода 8 происходит нагрев джоулевым теплом корпуса 1 источника и рабочего.вещества, находящегося в тигле на дне полого цилиндра 1 до температуры, при которой достигается необходимое давление паров рабочего

803737

Редактор О.Юркова Техред М.Гергель

Корректор Л.Патай

Заказ 8128/2 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород. ул.Проектная,4 вещества. Испускаемые накаленным эмиттером 2 электроны. под действием разности потенциала, создаваемой источником тока разряда 6 движутся. к аноду 4. Благодаря его петлевой форме большая часть электронов минует анод 4 и затем электрически отражается от стенки корпуса 1, имеющей электрическое соединение с отрицательным полюсом источником тока разряда 6. Большое число колебаний относительно плоскости анодной петли

4, совершаемое электронами, обеспечивает высокую эффективность ионизации паров рабочего вещества. Ионы отбираются из источника через отверстие 5 в боковой стенке корпуса

Аиодная петля 4 и эмиттер 2 не имеют, креплений внутри разрядной полости, образуемой корпусом 1 и крышкой 3.

Концы этих электродов выведены из

:разрядной полоспи через отверстия 9 в крьппке 3 и должны сочленяться с токоподводами источников питания и держателями эмиттера и анода на арматурных деталях источника, механически

5 жестко соединенных с крышкой 3 корпуса 1: источника ионов, Источник ионов имеет простую конструктивную схему благодаря совмещению разрядной и испарительной камер.

Отсутствие электрических изоляторов внутри камеры позволяет получить увеличенное сравнительно с другими конструкциями источников ионов метал1ñ лов время непрерывной работы, так . как устранена опасность электрической утечки. между анодом и катодом за счет запыления изоляторов. Высокая ийтенсивность пучка ш 10 мА обеспечивает высокую производительность устройства имплантации с применением данного источника.