Источник ионов Советский патент 1976 года по МПК H01J3/04 

1

Изобретение относится к устройствам для получе1шя интенсивных пучков ионов, которые могут быть использованы для различных Ьгехнологических операций в высоком ваку- |уме (нанесение пленок, легирование, пассивирование, размерная обработка и т.д.) и в ускорительной технике. Для получения интен;сивных пучков ионов обычно используют ду|говой разряд, контрагированный отверстием IB лромежуточном электроде, Даойкол1 рлектпростатический слой, образуюшийсг с катсх - ной стороны служения разряда, приводит к возникновению противоположно направлена ьх InoTOKOB электронов и конов.

Известны источники. ионов, работающие :на основе разряда, контрагированного в скрс шенных полях, и содержащие термокатод, соJocHbie анод, промежуточный, эмиссионный и ,ускор5Гющий электроды, магнитную систем- с магнитопроводом €)рокевого типа.

Недостатком их является то, что еьгг.ук:лый В сторону катода двсгйно, электроств к;ческий аюй, приргцящий к расфокусироваи8гю .ионов, и малое напрякенке на двойном слое |не позволяют существенно увелишвать рф

f

фективность извлечения ионов в этих ибточjHKKax.

Для повышения эффективности извлечени IHOHOB промежуточный электрод вь :п :Л:нен в виде соосных ярма с стварстием, иредстав|ляющего собой один из полюсов магнитной системы, и цилиндри еского стержня, являющегося вторым полюсом магн:;тной системы и введенгюго в отверст.ое на гл; Зину} щирине щел между ярмом и стерж|нем, а анод ьшолнен в виде кольда к уста;нОвлен внутри магнитопровода против шелг между полюсами магнитной системы, ; На чертеже изображен предложенный ис- 1точник ионов.

Разрядная камера источника содержит термокатод 1 в виде кольца из вольфрамог вой проволоки, ферромагнитный промежуточный электрод в форме полюсов магнлтной «истемЫ, состоящий из ярма 2, стержня 3 ;с коитрагирующей щелью между ними, и анод 4 и; ирмагни-кого метелла. Катушка 5 соз-дает в ;1онтрагируюшей щели радиальное магНПное поле. Источник содержит также 513оляторьг 6 и диск 7 из немагнитного ма|териа/1а, эмиссионный 8 и ускоряющий 9 электроды. Рабочий гаэ в камеру напускается через отверстие в стержне 3. С катодной стороны контрагируюшей щели соосно с ней крепится эмиссионный электрод 8| который имеет потенциал одного из вьшодов катода, iepea отверстие в электроде 8 с помощью ускоряющего электрода 9 произвол днтся извлечение ионов, ПромежуточньШ / электрод подключается к аноду через огра-/ ничительное сопротивление. , При подаче напряжения накале на термо- катод 1 и напряжения разряда между гермокатодом 1 и анодом 4 на промежуточный электрод заяшгается вспомогательный разряд, который вследствие ограничения тока в цепи промежуточного электрода перебрасьшается через контрагирующую в этом электроде на анод 4. После зажигания конт- рагированнога разряда с катодиейстороны щели воз шкает двойной электростатический слой в форме незаконченного торокда. Погружение стержня 3 в ярмо 2 на оптимальную глубину, равную примерно ширине щели, позволяет использовать ту часть поверхности тороияй которая обеопечивает максимальный вьЕход ионов, ускоренных в двойном слое, через отверстие а эмиссионном электроде. При вк;1 оче1ши катушке 5 в контрагируюшей шелл появляется лерпенлигсуляриое электрическому полю разряда рад11алы1ое магнитноа поле, которое в десятки раз увеляч1}ваот нйп- ряйвэнка на двойном слое н длину нутя электронов 4 09-. f4 в контрагируюшей щели, что способствует инт 1Г ивнрй ионизации газа в непосредствен|ной близоста от выходного отверстия в эмио- : ;сионном электроде 8, росту направленной 1 скорости ионов и на порйдок увеличивает ток лонов, проникающих из разрядной камеры в вакуум, Ускоре1ше ионов в вакууме мо-; жет производиться либо нелосредственно за отверстием, что позвояяет получать трубчатый пучок ионов, либо при отборе воноа с / развитой гранипы плазмы, прошпкаюшей 0з разрядкой камеры в расишреняе эмиоснойJHoro электрода как показайо ,на фиг. 1, JKoroa формируется сагктааЛ пучок. ч ормула взобретеивя Источник ионов, работаюошй на осшэве разряда, Еонтрагврованного в скрещенных полях, содержаишв термокатод, соосные анод, промежуточный, эмиссионный и ускоряющей электроды, магнитную систему с магнитчзпроводом бропе&ого типа, отличающийся тем, что, с целью оовышения эффективности извяечекны ионов, прокюжу- ;точный электрод вьшолнен в виде соосных ярма с отверстием, представлякмцего собой i ;Один из полюсов магнитной .системы, и цилиндрического стержня, {шлякнаегося вторим полюсом магнитной системы и ваеяениого в отверстие на глу€иау, равную ширине шели между 1фмом и стержнем, а аяод вьшолнен i в виде кольид я уст9шяаяен вяущзк магнитопровода против щели полюсамя нитной Сйстелол.