ИОННЫЙ ИСТОЧНИК Советский патент 1995 года по МПК H01J27/20 

Изобретение относится к технологическим источникам ионов.

Целью изобретения является снижение расходимости пучка ионов.

Схема источника представлена на чертеже.

Ионный источник содержит прямоканальный катод 1 и анод 2, закрепленные на изолирующей крышке 3 источника. Электроды размещены в корпусе разрядной камеры 4. Разрядная камера находится под опорным положительным потенциалом, создаваемым источником 5 электропитания. На торцовой крышке разрядной камеры 4 закреплена система 6 формирования ионного пучка, состоящая из входного (ускоряющего) электрода 7, фокусирующего электрода 8 и выходного электрода 9, образующих одиночную электростатическую линзу. Электроды 7 9 разделены между собой изоляторами. Входной и выходной электроды электрически соединены между собой и подключены к отрицательному полюсу дополнительного источника 10 электропитания. Фокусирующий электрод 8 соединен с положительным полюсом источника 11 электропитания, отрицательный полюс которого заземлен. Разрядная камера 4, а также система 6 формирования пучка заключены в металлический кожух 12, который вакуумплотно соединен с основанием 13. На основании 13 через изолирующую прокладку 14 закреплена камера нейтрализации 15, в торцовых стенках которой имеются отверстия 16 для входа и выхода ионного пучка 17. Полость 18 камеры нейтрализации через систему отверстий 19, выполненных в боковой стенке камеры нейтрализации, сообщается с тороидальной полостью 20 газораспределения. При помощи изолирующей втулки 21 и трубопровода 22 полость 20 соединена с системой подачи нейтрализующего газа (на чертеже не показана). На выходной торцевой стенке камеры нейтрализации 15 через изолирующую проставку 23 установлен дополнительный кольцевой электрод 24, подключенный к положительному полюсу дополнительного источника 25 электропитания, отрицательный полюс которого соединен с камерой нейтрализации. Полость 18 камеры нейтрализации выполнена, например, в виде сужающегося от центра к периферии диска.

Источник работает следующим образом.

Ионный пучок 17 извлекается из плазмы, образуемой в разрядной камере 4 источника, и формируется системой 6. Пучок 17 проходит через полость камеры нейтрализации 15, в которую подается нейтрализующий газ. Геометрические размеры этой полости по отношению к диаметру пучка подбирают такими, чтобы давление газа линейно убывало от периферии к центру, а затем резко падало на выходе дополнительного электрода 24. При прохождении пучка 17 через камеры нейтрализации ионы пучка испытывают столкновения с молекулами газа. В результате этих столкновений происходит ионизация нейтральных частиц с образованием медленных ионов и электронов. Последние эффективно нейтрализуют пространственный заряд ионов пучка. Эффективность нейтрализации повышается за счет генерации дополнительных электронов в камере нейтрализации 15 путем зажигания в ней несамостоятельного тлеющего разряда между дополнительным электродом 24 и камерой нейтрализации 15. Этот разряд инициируется ионным пучком 17. Образующиеся в разряде медленные электроны дрейфуют в направлении дополнительного электрода 24 и частично захватываются пучком ионов. Медленные ионы, образующиеся в разряде, уходят на стенки полости 18, нейтрализуются на них и вновь уходят в полость в виде атомов нейтрализующего газа. Таким образом, создается эффект газоплазменной нейтрализации пучка ионов.

Подача отрицательного смещения потенциала на электроды 7 и 9 с помощью источника 10 электропитания препятствует проникновению медленных электронов, образующихся в разряде, на электрод 8, что способствует повышению концентрации электронов в полости камеры нейтрализации. Величину напряжения источника 10 электропитания выбирают в 1,3 1,5 раз более высокой, чем напряжение источника 25 электропитания разряда в камере нейтрализации.

Изобретение позволяет достичь повышения длины транспортировки ионного пучка за счет снижения расходимости пучка, обусловленной действием пространственного заряда ионов.

Изобретение относится к технологическим источникам ионов. Целью изобретения является снижение расходимости пучка ионов. Источник содержит разрядную камеру 4. Входной 7 и выходной 9 электроды системы 6 формирования пучка соединены с отрицательным полюсом источника 10 электропитания. На выходе камеры 15 нейтрализации установлен дополнительный электрод 24. От источника 25 электропитания в системе нейтрализации горит разряд. Образующиеся холодные электроны нейтрализуют пучок ионов. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ИОННЫЙ ИСТОЧНИК, содержащий разрядную камеру, систему формирования ионного пучка, входной и выходной электроды которой электрически связаны, а также камеру нейтрализации с входом и выходом для ионного пучка и с отверстиями для ввода нейтрализующего газа, отличающийся тем, что, с целью снижения расходимости пучка, в источник введены дополнительный кольцевой электрод, установленный на выходе камеры нейтрализации, и дополнительный источник электропитания, отрицательный полюс которого соединен с камерой нейтрализации, а положительный заземленный полюс с дополнительным электродом. 2. Источник по п.1, отличающийся тем, что в него введен второй дополнительный источник электропитания, отрицательный полюс которого соединен с входным и выходным электродами системы формирования ионного пучка, а положительный заземлен.