Источник ионов

 

1. ИСТОЧНИК ИОНОВ содержащий газоразрядную камеру и систему формирования ионного пучка, образованную перфорированными эмиссионным, ускоряющим и кольцевым замедляющим электродами, о тличающийс я тем, что, с целью повышения наг дежности источника при работе на химических активных газах, ускоряющий электрод дополнительно содержит со стороны замедляющего электрода цилиндрическую часть, при этом площадь внутренней поверхности щ-шиндричесг кой части ускоряющего электрода не менее чем на порядок превьшает штотладь поперечного сечения ионного пуч ка,. -

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) . (И) А уц 4 Н 01 J 27/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2970330/18-25

1(22) 06.06.80 (46) 23.05.86. Бюл. М 19 (72) Г.Н.Гаврилов, В.А.Никитинский

В .И.Журавлев, А.С.Захаров и С.П>Шо° ° котько (53) 621.385(088.8) (56) Патент США В 3119232, кл. 60-202, опублик. 1964..

Патент США У 3156090, кл. 60-202, опублик. 1964. (54) (57) 1. ИСТОЧНИК ИОНОВ, содержащий газоразрядную камеру и систему .: формирования ионного пучка, образованную перфорированными эмиссионньп ускоряющим и кольцевым замедляющим электродами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения на-. дежности источника при работе на химических активных газах, ускоряющий электрод дополнительно содержит со стороны замедляющего электрода цилиндрическую часть, при этом площадь внутренней поверхности цилиндричес.кой части ускоряющего электрода не. менее чем на порядок превышает плошадь поперечного сечения ионного пучка.

908193

2. Источник по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что на цилиндрической части ускоряющего электроИзобретение относится к устройствам для получения нейтрализованных пучков ионов различных газов, включая химически активные, и может быть использовано для различных технологических операций в вакууме.

Известны источники ионов, содержащие газоразрядные камеры и электростатическую систему формирования ионного пучка. Нейтрализация пространственного заряда пучка осуществляется эмиссией электронов.

Недостатком известных источников ионов является использование нейтрализаторов, вносимых в поток ионов или в непосредственной близости от него, что приводит к их быст" рому выходу из строя под действием ионной бомбардировки.

Ближайшим к предлагаемому является источник ионов, содержащий газоразрядную камеру и систему формирования ионного пучка, обраэованную -, перфорированными эмиссионным, ускоряющим и кольцевым замедлякицим электродами.

В известном источнике в зазоре кольцевой замедляющий электрод — плоский перфорированный ускоряющий электрод формируют потенциальную яму для электронов. Источником электронов — нейтрализатором — может являться любой из известных термоэмиттеров, включая полый катод в дуговом режиме работы.

Недостатком известного источника является наличие горячего катода, что при работе источника на химически активных газах может приводить к быстрому разрушению нейтрализатоPl °

Целью изобретения является повы шение надежности источника при ра.боте иа химически активных газах.

Эта цель достигается тем, что в известном источнике ионов, содержа" щем газоразрядную камеру и систему да со стороны замедляющего электрода установлена диафраг ма. формирования ионного пучка, образованную перфорированными эмиссионным, ускоряющим и кольцевым замедляющим электродами, ускоряющий электрод до5 полнительно содержит цилиндрическую часть, при этом площадь внутренней поверхности цилиндрической части ускоряющего электрода не менее чем на порядок превышает площадь попе1Î речного сечения ионного пучка.

Цилиндрическая часть может быть снабжена диафрагмой.

На чертеже изображен предлагаемый источник ионов.

15 Источник содержит разрядную камеру 1 с эмиссионным электродом 2, ускоряющий электрод 3, кольцевой замедляющий электрод 4, источник S электрического питания, изоляторы б и 7, 2О Ускоряющий электрод 3 состоит из перфорированной части 8, цилиндрической части 9 и диафрагмы 10.

Источник работает следующим обра- зом. В разрядной камере источника за счет ионизации атомов рабочего газа электронным ударом генерируется плазма любым известным способом. С помощью ускоряющего и эмиссионного электродов формируется пучок ионов, ЗО который пронизывает полость ускоряющего электрода 3 и через выходное отверстие диафрагмы 10 и отверстие в замедляющем электроде 4 выходит в вакуум. При подаче отрицательного поM тенцйала на ускоряющий электрод 3 относительно замедляющего электрода 4 между этими электродами возникает несамостоятельный разряд, инициируемый пучком ионов. Внутри полости образу4п ется квазинейтральная плазма, синтезированная из ионов пучка и электронов, образующихся в полости за счет объемной ионизации нейтральных атомов, поступающих из разрядной

4 камеры вместе с ускоренными ионами.

У внутренней стенки полости в узкой области сосредотачивается катодное

908193

Составитель В.Обухов

Редактор O.КУзнецова Техред В.Кадар Корректор Т.Колб

Заказ 2791/2 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4»

3 падение, равное по величине приложенному между ускоряющим электродом 3 и электродом 4 напряжению, составляющее 100-200 В.

Вторичные электроны, выбитые ионами с внутренней поверхности цилин-,дрической части 9 ускоряющего электрода 3, ускоряются катодным падением и совершают многократные колебания в полости, обеспечивая ионизацию атомов рабочего газа. Атомы газа тоже многократно пересекают полость электрода 3 прежде, чем выходят через выходное отверстие элект- 15 . рода 4, что позволяет неоднократно ионизировать один и тот же атом после его неоднократной рекомбинации на стенке полости. Количество колеба1 ний атомов и вторичных электронов в . 20 полости обратно пропорционально вероятности попадания этих частиц в плоскость выходного отверстия диафрагмы

10. Поскольку эта вероятность, в свою очередь, определяется соотношением площадей поперечного сечения пучка и цилиндрической части электрода 3, для эффективной нейтрализации .необходимо, чтобы площадь внутренней поверхности цилиндрической часта ускоряющего электрода не менее чем в 10 раз превышала площадь поперечного сечения пучка ионов. Наличие диафрагмы на выхоДе цилиндрической части электрода 3 улучшает условия поддержания несамостоятельного разряда между электродами 3 и 4 °

Изобретение позволяет повысить эффективность нейтрализации пучка по

r r сравнению с вариантом работы источника без нейтрализатора (режим автонейтрализации), а также повысить надежность работы источника на химически активных газах ввиду отсутствия нейтрализатора термоэмиссионного типа.