Источник ионов Советский патент 1986 года по МПК H01J27/04 

ф

X)

х

DO

2. Источник по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что на цилиндрической части ускоряющего электрода со стороны замедляющего электрода установлена диафраг ма.

1. ИСТОЧНИК ИОНОВ содержащий газоразрядную камеру и систему формирования ионного пучка, образованную перфорированными эмиссионным, ускоряющим и кольцевым замедляющим электродами, о тличающийс я тем, что, с целью повышения наг дежности источника при работе на химических активных газах, ускоряющий электрод дополнительно содержит со стороны замедляющего электрода цилиндрическую часть, при этом площадь внутренней поверхности щ-шиндричесг кой части ускоряющего электрода не менее чем на порядок превьшает што- тладь поперечного сечения ионного пуч ка,. -

Изобретение относится к устройствам для получения нейтрализованных пучков ионов различных газов, включая химически активные, и может быть использовано для различных технологических операций в вакууме.

Известны источники ионов, содержащие газоразрядные камеры и электростатическую систему формирования ионного пучка. Нейтрализация пространственного заряда пучка осуществляется эмиссией электронов.

Недостатком известных источников ионов является использование нейтрализаторов, вносимых в поток ионов ИЛИ в непосредственной близости от него, что приводит к их быстрому выходу из строя под действием ионной бомбардировки.

Ближайшим к предлагаемому является источник ионов, содержащий газоразрядную камеру и систему формирования ионного пучка, образованную перфорированными эмиссионным, ускоряющим и кольцевым замедлякнцим электродами.

В известном источнике в зазоре кольцевой замедляющий электрод - плоский перфорид ованный уско- рякяций электрод формируют потенциальную яму для электронов. Источником электронов - нейтрализатором - може являться любой из известных термоэмиттеров, включая полый катод в дуговом релмме работы.

Недостатком известного источника является наличие горячего катода, что при работе источника на химически активных газах может приводить к быстрому разрушению нейтрализатора. I .

Целью изобретения является повышение надежности источника при работе на химически активных газах.

; Эта цель достигается тем, что в известном источнике ионов, содержащем газоразрядную камеру и систему

формирования ионного пучка, образованную перфорированными эмиссионным, ускоряющим и кольцевым замедлянпцим электродами, ускоряющий электрод дополнительно содержит цилиндрическую часть, при этом площадь внутренней поверхности цилиндрической части ускоряющего электрода не менее чем на порядок превьшает площадь поперечного сечения ионного пучка.

Цилиндрическая часть может быть снабжена диафрагмой.

На чертеже изображен предлагаемый источник ионов.

S Источник содержит разрядную камеру 1 с эмиссионным электродом 2, ускоряющий электрод 3, кольцевой замедляющий электрод 4, источник 5 электрического питания, изоляторы 6 и 7,

0 Ускоряющий электрод 3 состоит из перфорированной части 8, цилиндри-ч ческой части 9 и диафрагмы 10.

Источник работает следующим обраёом. В разрядной камере источника

5 за счет ионизации атомов рабочего газа электронным ударом генерируется готазма любым известным способом. С помощью ускоряющего и эмиссионного электродов формируется пучок ионов,

0 который пронизывает полость ускоряющего электрода 3 и через выходное отверстие диафрагмы 10 и отверстие в замедлякнцем электроде 4 выходит в вакуум. При подаче отрицательного по5, тенцйала на ускоряющий электрод 3 относительно замедляющего электрода 4 между этими электродами возникает несамостоятельный разряд,инициируемый пучком ионов. Внутри полости образуется квазинейтральная плазма, синтезированная из ионов пучка и электронов, образующихся в полости за счет

объемной ионизации нейтральных атомов, поступающих из разрядной

камеры вместе с ускоренными ионами. У внутренней стенки полости в узкой области сосредотачивается катодное 3 падение, равное по величине приложен ному между ускоряющим электродом 3 и электродом 4 напряжению, составляющее 100-200 В. Вторичные электроны, выбитые ионами с внутренней поверхности цилиндрической части 9 ускоряющего электрода 3, ускоряются катодным падеНИ04 и совершают многократные колебания в полости, обеспечивая ионизацию атомов рабочего газа. Атомы газа тоже многократно пересекают полость электрода 3 прежде, чем выходят через выходное отверстие электрода А, что позволяет неоднократно ионизировать один и тот же атом после его неоднократной рекомбинации ;на стенке полости. Количество колеба ний атомов и вторичных электронов в полости обратно пропорционально веро ятности попадания этих частиц в плос кость выходного отверстия диафрагмы : 934 10. Поскольку эта вероятность, в свою очередь, определяется соотношением площадей поперечного сечения пучка и цилиндрической части электрода 3, для эффективной нейтрализации -необходимо, чтобы площадь внутренней поверхности цилиндрической части ускоряющего электрода не менее чем в 10 раз превышала площадь поперечного сечения щгчка ионов. Наличие диафрагмы на выхоДе цилиндрической части электрода 3 улучшает условия поддержания несамостоятельного разряда между электродами 3 и 4, Изобретение позволяет повысить эффективность нейтрализации пучка по сравнению с вариантом работы источника без нейтрализатора (режим автонейтрализации) , а также повысить надежность работы источника на химически активных газах ввиду отсутствия нейтрализатора термозмиссионного j типа.