Устройство для измерения заряженных частиц в электровакуумных установках Советский патент 1993 года по МПК H01J49/26 

Изобретение относится к физическому приборостроению и может быть использовано в электровакуумной промышленности, например, для исследования, контроля иуп- р вления процессов нанесения покрытий в общем и химическом машиностроении, авиастроении, приборостроении и т.д.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерения заряжен- нь)х частиц и расширение функциональных возможностей за счет исследования про- стЬанственных распределений источника плазмы.

На чертеже показана блок-схема предложенного устройства.

Устройство содержит источник плазмы - электродуговой испаритель Т; вакуумную камеру 2; криволинейный плазмовод 3; датчик масс-спектрометра 5; детектор частиц 6 - вторичный электронный умножитель (ВЭУ) или коллектор; двухкоординатный самописец 7; блок управления масс-спектрометра 8, магниторазрядный насос 9; диафрагму 0 1 мм 10; экран 11; источник питания магнитной катушки плазмовода 12. источник напряжения смещения плазмовоСО

о

Ю СА) СО О

да 13: диафрагму 14 Јf 8 мм; источник питания 15 электродугового испарителя. ;

Источник плазмы 1 расположён в вакуумной камере 2. Криволинейный плазмовод 3 находится в вакуумной камере 2 и через изолятор 4 крепится к входу датчика масс- спектрометра 5. Диафрагма 10 устанавливается на входе, а диафрагма 14 на выходе плазмовода. Детектор частиц 6 подсоединен к датчику масс-спектрометра 5 и через блок управления 8 к двухкоординатному qa- мописцу 7. Экран 11 расположен в вакуумной камере и предохраняет плазмовод 3 от воздействия плазмы. Магниторазрядный насос 9 соединен с датчиком масс-спектрометра 5 и служит для автономной откачки. Блоки питания 12 и 13 предназначены для создания магнитного и электрического поля плазмовода 3. Питание источника плазмы осуществляется блоком 15. Элементы устройства 5-9 и 12-15 расположены вне вакуумной камеры.

Устройство работает следующим образом. .. Вакуумную камеру 2 откачивают до давления не более 10 Па, включают магнитр- разрядный насос 9 и откачивают датчик масс-спектрометра 5 до давления не более Па Включают электродуговой испаритель 1. Генерируемый электродуговым испарителем плазменный поток с высокой степенью ионизации поступает в вакуумную камеру 2. Часть плазменного потока, выделяемая диафрагмой 14, падает на вход плазмовода 3. При наличии магнитного поля и потенциала на плазмоводе 3 внутри плазмовода создается радиальное электрическое поле, которое способствует эффективной транспортировке плазменного потока. Выходящий из плазмовода плазменный поток, сформированный диафрагмой ТО, поступает в ионный источник датчика масс-спектрометра 5 и далее в анализирующую часть и на детектирующий элемент масс-спектрометра 6. Сигнал с выхода датектора усиливается в блоке управления 8 и записывается на двухкоординатном самописце 7.

Плазмовод представляет собой трубку из нержавеющей стали с внутренним диаметром 8 мм загнутую в виде двойного колена с радиусом загиба R 45 мм; при

высоте плазмовода Н 50 мм выходящий пучок параллелен входящему и смещен на ) Д| 15 мм. При оптимальных значениях Нпл и Упл ионы проходят плазмовод без изменения парциального состава, т.е. в этом

диапазоне значений Нпл и V™ возможны количественные измерения ионов. Уменьшение уровня паразитного фона и выбор оптимальных значений напряженности магнитного поля и потенциала криволинейного

плазмовода, при которых пропускание плазмовода максимально и происходит без изменения парциального состава ионов, повышает чувствительность измерений. Путем вращения плазмовода относительно оси масс-спектрометра получают . данные о пространственных распределениях ионов.

Формулаизобретения Устройство для измерения заряженных

частиц в электровакуумных установках, содержащее источник плазмы, установленный в вакуумной камере, и масс-спектрометр, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения

функциональных возможностей за счет исследования пространственных распределений источника, оно снабжено плазмоводом, выполненным в виде электропроводной трубки в форме двойного колена, центр

входного отверстия которого расположен на оси симметрии источника плазмы, а центр выходного отверстия расположен на оси симметрии масс-спектрометра, причем эти центры смещены один относительно другого на расстояние, превышающее диаметр плазмовода, а также снабжено источником питания постоянного тока, положительный полюс которого подключен к корпусу плазмовода, а отрицательный полюс- к корпусу

устройства, и магнитной катушкой, обмотка которой расположена вдоль плззмовода со- осно с ним. при этом плазмовод выполнен с возможностью вращения относительно оси масс-спектрометра.

0. ; . .

Использование: относится к физическому приборостроению и может быть исполь- з|овано для контроля заряженных частиц в технологических установках при нанесении покрытий ионно-плазменным методом в об- и|ем и химическом машиностроении, авиастроении, электронике и т.д. Сущность изобретения: в устройство введен криволинейный цилиндрический плазмовод, выполненный в виде двойного колена так, что центр входного отверстия расположен на оси симметрии источника плазмы, а центр выходного отверстия расположен на оси симметрии масс-спектрометра, причем эти центры смещены на расстояние большее, чем диаметр плазмовода; вдоль оси плазмовода создается продольное магнитное поле Нпл, а на корпус плазмовода подается положительный потенциал УПл. При заданной геометрии криволинейного плазмовода исключена оптическая прозрачность между источником плазмы и детектором заряженных частиц, что приводит к уменьшению уровня паразитного фона, а заряженные частицы беспрепятственно проходят плазмовод без изменения парциального состава при значениях НПл 4х 103-6х 103А/ми V™ 140-220 В, что повышает чувствительность измерений при сохранении точности. 1 ил. СЛ С