Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Конструкции и параметры источников ионов.



Ионные источники отличаются принципом действия и своими параметрами. Одним из наиболее интенсивных источников является дуоплазмотрон - прибор с двойным контрагированием разрядной плазмы (рис. 1).

Рис.1. Схема дуоплазмотрона:

1-катод; 2-промежуточный электрод; 3-анод;

4-магнитная катушка; 5-экстрактор; 6-ионный пучок.

 

Разряд поджигается между катодом 1 и промежуточным электродом 2, затем перебрасывается на анод 3. Первичное сжатие плазмы осуществляется за счет сужения разрядной камеры, а вторичное сжатие – сильно неоднородным магнитным полем.

Магнитное поле создается катушкой 4, электроды 2 и 3 служат магнитопроводом и область максимального поля находится между этими электродами. На экстрактор 5 подаётся извлекающее напряжение.

В стационарном режиме в выходном отверстии дуоплазмотрона достигается плотность тока ионов водорода до 200 А/см2.

( От сюда )В технологических операциях микроэлектроники часто требуются пучки с большой апертурой и однородной плотностью. Из таких источников большое распространение получил источник Кауфмана (рис.2).

 

10. Рис.2. Схема источника Кауфмана:

1-камера; 2-катод; 3-анод;4-магнитная катушка;

5-ионный пучок; 6-экстрактор.

В газоразрядной камере 1 разряд горит между накаленным катодом 2 и анодом 3 в аксиальном магнитным поле, создаваемым катушкой электромагнита 4. Ионный пучок формируется двухэлектродной многоапертурной ионно-оптической системой.

Высокая степень ионизации рабочего газа достигается тем, что электроны движутся к аноду в скрещенных ^ полях по длинным циклоидальным траекториям. Это позволяет снизить рабочее давление в камере. На среднюю сетку извлекающей системы подается небольшой отрицательный потенциал относительно последней сетки, чтобы вторичные электроны из пучка не бомбардировали и не разрушали первую сетку. Характерный ток пучка данного источника 0,2 А, а плотность тока - 0,1 мА/см2.

Для получения пучков ленточной формы часто применяются генераторы плазмы на основе разряда Пеннинга.

В разряде Пеннинга используются катоды как накаленные, так и холодные, которые поставляют электроны в разряд за счет вторичной ион-электронной эмиссии. Извлечение ионов из разряда производится через узкую длинную щель в аноде. Одна из конструкций источника с холодными катодами представлена на рис. 3.

 

Рис.3. Источник с осцилляцией электронов:

1-катоды; 2-анодная камера; 3-экстрактор 4-ионный пучок.

Электроны осциллируют вдоль магнитного поля между холодными катодами 1, производя эффективную ионизацию рабочего газа. Газ в анодную камеру 2 поступает через распределитель. Пучок формируется экстрактором 3 с узкой длинной щелью. В отличие от дуоплазмотрона, извлечение ионов производится поперек магнитного поля.

Существуют ионные источники, в которых отсутствует газоразрядная плазма. В источниках с поверхностной ионизацией ионы образуются при прохождении пара рабочего вещества сквозь пористое вещество. При этом необходимо, чтобы энергия ионизации пара была меньше работы выхода электронов ионизатора . Схема подобного источника показана на рис.4.

Рис.4. Схема источника с поверхностной ионизацией:

1-испаритель; 2-пористый вольфрам; 3-ионный пучок;

4-экстрактор, 5-нагреватель.

 

Рабочее вещество – цезий – переводится в парообразное состояние в испарителе 1 и подается к выходной стенке 2, выполненной из спеченного вольфрама, имеющего достаточную пористость для прохода паров Cs.

Потенциал ионизации цезия равен 3,89 В, а работа выхода для вольфрама 4,52 эВ. Ионизация цезия происходит на поверхности, обращенной к ускоряющему промежутку (рис. 4).

Ячейки ионизатора могут иметь вогнутую форму для уменьшения расходимости микропучков.

При температуре вольфрама 1500 К возможно получение эмиссионной плотности тока до 100 мА/см2.

Преимуществом источников данного типа является малый разброс ионов пучка по энергии (0,2 - 0,5) эВ. В пучке отсутствуют ионы примесей и многозарядные ионы, а сами ионы не возбуждены.

Для получения ионов из твердотельных мишеней используются лазерно-плазменные источники ионов, в которых плазма образуется при падении сфокусированного излучения лазера на поверхность мишени (рис. 5).

 

Рис.5. Схема лазерного источника ионов:

1-лазер; 2-мишень; 3,4,5-электроды экстрактора; 6-камера.

 

Излучение лазера 1, работающего в частотном режиме, фокусируется на поверхности мишени 2. Ускорение и формирование пучка осуществляется ионно-оптической системой (электроды 3, 4 и 5) с границы плазмы, фиксированной сеткой экспандера.

Основным достоинством лазерно-плазменных источников является возможность получения ионов любых твердых веществ; применение соответствующих мишеней позволяет получать пучки заданного стехиометрического состава.