УСКОРИТЕЛЬ С АНОДНЫМ СЛОЕМ Советский патент 1995 года по МПК H05H1/54 

Изобретение относится к ионным ускорителям и может быть использовано для очистки и обработки поверхности ионным пучком, для распыления тугоплавких металлов с целью нанесения покрытий и получения тонких пленок.

Известен ускоритель, в котором подача рабочего вещества в разрядную камеру осуществляется через отверстия в тороидальном аноде-парораспределителе.

Известен также ускоритель с анодным слоем, содержащий разрядную камеру, анод-парораспределитель с кольцевой камерой, систему подачи рабочего вещества, связанную с анодом-парораспределителем, катоды и магнитную систему.

При исследовании таких ускорителей установлено, что использование такого анода приводит к неоднородности плазмы в разрядной камере и появлению продольного (относительно Н) электрического поля. Наличие продольного электрического поля вызывает большую расходимость ионного пучка и как следствие этого попадание значительной доли образовавшихся ионов на стенки разрядной камеры, что ограничивает время работы ускорителя из-за распыления катодов под действием ионной бомбардировки. Для увеличения однородности подачи рабочего вещества со всей поверхности анода, необходимо делать на его торцовой поверхности не менее 30 отверстий на см². Однако изготовление такого анода-парораспределителя представляет значительные технологические трудности и не устраняет попадание ионов на катоды за счет краевых эффектов, возникающих на границе плазмы у катодных поверхностей. Кроме того, такой анод-парораспределитель не обеспечивает требуемую равномерность распределения вещества, как по азимуту, так и по высоте разрядной камеры.

С целью улучшения фокусировки пучка ионов и уменьшения тока на катоды в ускорителе с анодным слоем, содержащем разрядную камеру, анод-парораспределитель с кольцевой камерой, систему подачи рабочего вещества, связанную с анодом-парораспределителем, катоды и магнитную систему, анод-парораспределитель снабжен дополнительной кольцевой камерой, открытой по всей площади, расположенной между катодами разрядной камеры, три камеры анода связаны между сбой через отверстия или щель таким образом, что поток рабочего вещества из основной камеры направлен на внутреннюю стенку дополнительной камеры.

На чертеже схематически показан общий вид ускорителя с анодным слоем и изображено сечение конструкции анода с дополнительной кольцевой камерой.

Магнитное поле в ускорителе формируется с помощью катушки 1, навитой на магнитопровод 2. Подача рабочего вещества в анод 3 обеспечивается системой подачи 4. Кольцевая камера 5 предназначается для обеспечения высокой азимутальной однородности рабочего вещества. Пары рабочего вещества из камеры 5 поступают через щель 6 в дополнительную камеру 7. Поток рабочего вещества, попадая на внутреннюю стенку дополнительной камеры 7 за счет многократного отражения от стенок дополнительно перемешивается и широким однородным потоком по высоте и азимуту попадает в разрядную камеру.

На выходе из дополнительной камеры нейтральные атомы ионизируются в разряде скрещенных Е и Н полях. Ионы, образованные за счет ионизации электронами нейтральных атомов, попадают во внешнее электрическое поле, силовые линии 8 которого показаны на чертеже, отклоняются к оси разрядной камеры, что приводит к уменьшению потока ионов на катоды разрядной камеры и, как следствие этого, частичной компенсации или полному уничтожению краевого эффекта.

Использование дополнительной камеры позволило снизить ионный ток на катоды и за счет этого увеличить коэффициент извлечения с 0,75 до 0,85.

УСКОРИТЕЛЬ С АНОДНЫМ СЛОЕМ, содержащий разрядную камеру, анод-парораспределитель с кольцевой камерой, систему подачи рабочего вещества, связанную с анодом- парораспределителем, катоды и магнитную систему, отличающийся тем, что, с целью улучшения фокусировки пуска и уменьшения тока на катоды, анод-парораспределитель снабжен дополнительной между катодами разрядной камеры, при этом камеры анода связаны между собой через отверстия или щели таким образом, что поток рабочего вещества из основной камеры направлен на внутреннюю стенку дополнительной камеры.