Многоканальный источник ионов

Авторы патента:

H01J27/14 - другие ионные источники на дуговом разряде с использованием магнитного поля

1. МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК ИОНОВ, содержащий являющиеся полюсами магнита катодные пластины с отверстиями в одной из них и расположенную между Изобретение относится к ионно-плазменной технике и может быть использовано для получения ионных пучков. Известны многоканальные источники ионов, применяемые для равномерного облучен ия больших поверхностей без сканирования пучка. Эти источники имеют разрядную камеру для образования плазмы с необходимой концентрацией ионов и систему извлечения и первичного формирования ионного пучка. Разрядная камера содержит накаливаемый катод и систему последовательно расположенных анодов из электропроводящего магнитного материала . Разрядную камеру от области, где проходит отбор ионов , отделяет ; экранирующая сетка, за которой расположена сетка-экстрактор. Эти две сетки образуют систему извлечения и.первичного формирования ионного пучка. Однако, эти источники ионов не позволяют увеличить плртность тока пучка, поними анодную пластину с отверстиями, соосными с отверстиями катодной пластины, Отличающийся тем, что, с целью yвeличeнV1я плотности тока ионного пучка, упрощения конструкции источника и его эксплуатации и повышения его надежности, на другой катодной пластине соосно с отверстиями установлены электропроводящие штыри. 2.Многоканальный источник ионов по п. 1,отличающийся тем, что штыри изготовлены из магнитного материала. 3.Многоканальный источник ионов по пп. 1 и2,отличающийся тем,что штыри имеют вдоль оси сквозные каналы. скольку она ограничена законом Ленгмюра и тепловыми нагрузками на сетки. Наличие в источниках ионов раздельных областей ионизации газа и формирования ионного 00 пучка усложняет их конструкцию. Накаливао ел о емый катод обладает малым1сроком службы и затрудняет использование химически активных газов в качестве рабочего вещества. НагибоЛее близким по своей сущности к 1 предлагаемому устройству является многоСл канальный источник ионов, содержащий в разрядной камере являющиеся полюсами магнита катодные и расположенную между ними анодную пластины с соосными отверстиями . Источник имеет экстрактор с отверстиями , соосными с отверстиями в катодных и анодной пластинах. Недостатки известного многоканального источника ионов заключаются в низкой плотности тока пучка ионов, ограниченной законом Ленгмюра, и в сложности его конструкции и эксплуатации, обусловленной.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s Н 01 J 27/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2922086/25 (22) 12.05.70 . . (46) 30.10.91. Бюл. ¹ 40 (72) А.Ф,Васильев, Ю.А.Дмитриев, Г.Ф.Ивановский, Ю.П.Маишев и B.À,Móðàojêo (53) 621.385 (088,8) (56) Kaufrnan Н.R. J.×àc.Sei. Technol, v.15, 1978, р.р. 272-276.

Илюшкин В.А. и др, Приборы и техника эксперимента, ¹ 1, 1977, с.199 вЂ” 200. (54)(57) 1. МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК

ИОНОВ, содержащий являющиеся полюсами магнита катодные пластины с отверстиями в одной из них и расположенную между

Изобретение относится к ионно-плазменной технике и может быть использовано для получения ионных пучков, Известны многоканальные источники ионов, применяемые для равномерного облучения больших поверхностей без сканирования пучка. Эти источники имеют разрядную камеру для образования плазмы с необходимой концентрацией ионов и систему извлечения и первичного формирования ионного пучка, Разрядная камера содержит накаливаемый катод и систему последовательно расположенных анодов из электропроводящего магнитного материала. Разрядную камеру от области, где проходит. отбор ионов, отдел яет экранирующая сетка, за которой расположена, сетка-экстрактор. Эти две сетки образуют систему извлечения и,первичного формирования ионного пучка., Однако. эти источники ионов не позволяют увеличить плотность тока пучка, по-. Ы 865043 Al ними анодную пластину с отверстиями, соосными с отверстиями катодной пластины, отличающийся тем, что, с целью увеличения плотности тока ионного пучка, упрощения конструкции источника и его эксплуатации и повышения его надежности, на другой катодной пластине соосно с отверстиями установлены электропроводящие штыри.

2. Многоканальный источник ионов по п.1, отличающийся тем, что штыри изготовлены из магнитного материала.

3. Многоканальный источник ионов по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щи и с я тем что штыри имеют вдоль оси сквозные каналы. скольку она ограничена законом Ленгмюра и тепловыми нагрузками на сетки. Наличие в источниках ионов раздельных областей ионизации газа и формирования ионного пучка усложняет их конструкцию. Накаливаемый катод обладает малым сроком службы и затрудняет использбвание химически активных газов в качестве рабочего вещества, Нвиболее близким по своей сущности к предлагаемому устройству является много канальный источник ионов, содержащий в разрядной камере являющиеся полюсами магнита катодные и расположенную между ними анодную пластины с соосными отверстиями. Источник имеет экстрактор с отверстиями, соосными с отверстиями в катодных и анодной пластинах.

Недостатки известного многоканал ьного источника ионов заключаются в низкой плотности тока пучка ионов, ограниченной законом Ленгмюра, и в сложности его конструкции и эксплуатации, обусловленной, 865043 тем, что в точности изготовления и юстировке всех четырех электродов предъявляются жесткие требования в условиях, когда зкстрактор и анодная пластина должны быть изолированы между собой и от двух пла- 5 стин, Кроме того, схема электрического питания ионного источника содержит, по крайней мере, два блока питания, причем блок питания разрядной камеры находится под потенциалом ускоряющего электрода, 10 что усложняет эксплуатацию ионного источника и уменьшает его надежность.

Целью изобретения является увеличение плотности тока ионного пучка, упрощение конструкции источника и его 15 эксплуатации и повышение его надежности.

Указанная цель достигается тем, что в многоканальном источнике ионов, содержащем являющиеся полюсами магнита катодные пластины с отверстиями в одной из них 20 и расположенную между ними анодную пластину с отверстиями, соосными с отверстиями катодной пластины, на другой катодной пластине соосно с отверстиями установлены электропроводящие штыри. 25

Штыри изготовлены иэ магнитного материала.

Штыри имеют вдоль оси сквозные каналы.

На чертеже схематично изображен 30 предлагаемый многоканальный источник ионов. Катодные пластины 1 и 2 являются полюсами магнита. Между ними расположена анодная пластина 3 с отверстиями. Установленные на катодной пластине 1 штыри 4 35 и отверстия в катодной пластине 2 соосны с отверстиями в анодной пластине, Штыри 4 в зависимости от требуемых ионно-оптических свойств пучка могут быть выполнены либо из немагнитного, либо из магнитомяг-. кого или магнитотвердого материала. Штыри могут иметь сквозные каналы. через которые пропускают газ.

Источник работает следующим образом. В источник напускают газ и приклады.вают разность потенциалов между катодными 1,2 и анодной 3 пластинами, и, таким образом, создают скрещенные электрическое и магнитное поля в промежутке анод-катод. В области скрещенных электрического и магнитного полей удерживаются дрейфующие электроны, ионизирующие рабочее вещество и компенсирующие пространственный заряд ионных пучков, которые выходят через отверстия в катодной пластине 2.

Таким образом, предлагаемая конструкция многоканального источника ионов позволяет совместить в пространстве область образования ионов и область извлечения и первичного формирования ионного пучка, а, следовательно упростить конструкцию источника. Поскольку в предлагаемом устройстве отсутствует экстрактор, поскольку в схеме электрического питания источника будет, по крайней мере, одним блоком питания меньше, что приведет к увеличению надежности источника.

Лабораторные испытания показали, что предлагаемый источник ионов позволяет получить плотность тока ионного пучка на порядок выше, чем известные источники и с неравномерностью распределения плотности на расстоянии 100 мм не хуже 5, 865043

Составитель

Редактор Е, Гиринская Техред М.Моргентал Корректор М. Пожо

Заказ 4633 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

Изобретение относится к электронике, а более конкретно к способам получения ионного луча

Ускоритель плазмы // 1210604

Изобретение относится к плазменным ускорителям и может быть использовано при разработке устройств для получения плазменных потоков в различных областях техники

Источник ионов // 2620442

Изобретение относится к ионно-плазменной технологии и может быть использовано при разработке источников ионов. Технический результат - повышение эффективности работы источника ионов путем обеспечения температуры ионизируемого рабочего вещества, достаточной для получения необходимого давления паров и ионизации этого вещества. Источник ионов содержит разрядную камеру, являющуюся анодом, которая имеет отверстие для входа разрядного газа и отверстие для выхода получаемых ионов, катод, магнит и ионизируемое рабочее вещество. Ионизируемое рабочее вещество выполнено в виде пластины и размещено в зоне разряда разрядной камеры источника ионов на электрически соединенной с катодом подложке из тугоплавкого материала, на стороне, которая обращена к катоду. Для получения ионов в источнике ионов в качестве ионизируемого рабочего вещества использована монокристаллическая пластина кремния, которая размещена в зоне разряда разрядной камеры и закреплена на подложке из тантала, на стороне, которая обращена к катоду. Упругость паров кремния в разрядной камере, достаточная для получения максимального количества ионов , обеспечивается при температуре подложки более 1600°C. Ток ионов кремния в таком источнике в три-четыре раза больше, чем в источнике ионов, который выбран за прототип. 1 ил.