ITBO20100525A1 - DEVICE FOR PLASMA GENERATION AND TO MANAGE A FLOW OF ELECTRONS TOWARDS A TARGET - Google Patents
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Description
“DISPOSITIVO PER LA GENERAZIONE DI PLASMA E PER DIRIGERE UN FLUSSO DI ELETTRONI VERSO UN BERSAGLIO†`` DEVICE FOR THE GENERATION OF PLASMA AND FOR DIRECTING A FLOW OF ELECTRONS TOWARDS A TARGET ...
SETTORE TECNICO TECHNICAL FIELD
La presente invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo per la generazione di plasma, un apparato comprendente tale dispositivo ed un metodo per l’applicazione di uno strato di un materiale su un supporto. The present invention relates to a device for the generation of plasma, an apparatus comprising this device and a method for applying a layer of a material on a support.
CONTESTO DELL’INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION
Flussi pulsati di elettroni vengono attualmente utilizzati per la deposizione di strati sottili di specifici materiali su substrati. Questa tipologia di tecnica sta trovando applicazione particolarmente interessante in campo elettronico per la realizzazione di microchip e celle fotovoltaiche. Pulsed electron flows are currently used for the deposition of thin layers of specific materials on substrates. This type of technique is finding particularly interesting application in the electronic field for the realization of microchips and photovoltaic cells.
Sono noti diversi sistemi sperimentali per la generazione di flussi pulsati di elettroni per la realizzazione di strati sottili. Ciononostante, per quanto ci consta, solo due sistemi hanno fino ad ora trovato applicazione industriale. Questi sistemi sono basati su un processo denominato Channel Spark Ablation (ablazione tramite scintilla incanalata). In tali sistemi la generazione del flusso avviene tramite estrazione di elettroni da un plasma generato in un gas rarefatto applicando una differenza di potenziale. Various experimental systems are known for the generation of pulsed electron flows for the realization of thin layers. However, as far as we know, only two systems have so far found industrial application. These systems are based on a process called Channel Spark Ablation. In such systems the generation of the flux occurs through the extraction of electrons from a plasma generated in a rarefied gas by applying a potential difference.
Esempi di dispositivi noti che sfruttano il processo di Channel Spark Ablation sono descritti nella domanda di brevetto avente numero di pubblicazione WO2006/105955A2 e comprendono un catodo cavo; un elettrodo ausiliario; un capillare in materiale sostanzialmente dielettrico e che si estende dal catodo; ed un anodo disposto attorno al capillare. Examples of known devices which exploit the Channel Spark Ablation process are described in the patent application having publication number WO2006 / 105955A2 and comprise a hollow cathode; an auxiliary electrode; a capillary made of substantially dielectric material and extending from the cathode; and an anode disposed around the capillary.
Normalmente, per la realizzazione di strati sottili gli elettroni estratti dal plasma vengono accelerati dal catodo verso l’anodo contro un bersaglio. Mediante impatto del pacchetto (impulso) di elettroni accelerati sulla superficie del bersaglio, l'energia del pacchetto (impulso) à ̈ trasferita nel materiale del bersaglio e causa la sua ablazione, ovvero l'esplosione della superficie in forma di un plasma del materiale del bersaglio, definito anche come “piuma†, che propaga nella direzione di un substrato ove si deposita. Normally, to make thin layers the electrons extracted from the plasma are accelerated from the cathode towards the anode against a target. By impact of the packet (pulse) of accelerated electrons on the surface of the target, the energy of the packet (pulse) is transferred into the target material and causes its ablation, i.e. the explosion of the surface in the form of a plasma of the material of the target. target, also defined as â € œpiumaâ €, which propagates in the direction of a substrate where it settles.
I dispositivi noti soffrono di instabilità di funzionamento causata da modificazioni delle proprietà chimico-fisiche del bersaglio durante il funzionamento. Known devices suffer from operating instability caused by modifications of the chemical-physical properties of the target during operation.
A questo riguardo, à ̈ importante notare che il bersaglio costituisce l'anodo vero per i dispositivi dello stato dell’arte. Le sue proprietà di conducibilità elettrica, l'entalpia d'evaporazione ecc. influenzano il comportamento dei dispositivi (intervallo di pressioni del gas di lavoro, intervallo di voltaggi d'accelerazione, persino l'impedimento del processo di scarica). In this regard, it is important to note that the target constitutes the true anode for state of the art devices. Its properties of electrical conductivity, enthalpy of evaporation, etc. influence the behavior of the devices (pressure range of the working gas, acceleration voltage range, even the impediment of the discharge process).
Il funzionamento dei dispositivi viene influenzato dal bersaglio sopratutto tramite la limitazione della corrente della scarica che avviene nel capillare. La resistenza alta dei dispositivi oppure la difficoltà dell'ablazione abbassano fortemente la corrente di scarica, quindi, la temperatura e densità del plasma nel capillare. Il plasma diluito non può emettere i pacchetti di elettroni di intensità sufficiente per l'ablazione ed il processo del funzionamento del cannone "muore" gradualmente. The operation of the devices is influenced by the target above all by limiting the current of the discharge that occurs in the capillary. The high resistance of the devices or the difficulty of ablation strongly lower the discharge current, therefore, the temperature and density of the plasma in the capillary. Diluted plasma cannot emit electron packets of sufficient intensity for ablation and the process of cannon operation gradually "dies".
Tutto ciò influisce in modo negativo anche sulla velocità di deposizione del materiale sul substrato. Inoltre, si à ̈ osservato che i capillari si contaminano molto facilmente con il materiale del bersaglio. Si noti, ad esempio, che utilizzando un bersaglio di Tellurio di Cadmio (CdTe) à ̈ necessario sostituire il capillare circa ogni 20 mila scariche; utilizzando un bersaglio di Ossido di Zinco (ZnO) à ̈ necessario sostituire il capillare circa ogni 60-100 mila scariche. All this also has a negative effect on the deposition speed of the material on the substrate. In addition, capillaries have been found to become very easily contaminated with target material. Note, for example, that using a Cadmium Tellurium (CdTe) target it is necessary to replace the capillary approximately every 20,000 discharges; using a target of Zinc Oxide (ZnO) it is necessary to replace the capillary approximately every 60-100 thousand discharges.
In conseguenza di ciò sono necessari frequenti interventi di manutenzione per sostituire l’intero capillare. Ciò determina un incremento dei costi di manutenzione ed una diminuzione dei tempi di funzionamento del dispositivo con conseguente ulteriore riduzione della produttività complessiva. Consequently, frequent maintenance interventions are required to replace the entire capillary. This determines an increase in maintenance costs and a decrease in the operating times of the device with a consequent further reduction in overall productivity.
I dispositivi noti richiedono, inoltre, un dispendio di energia relativamente elevato, poiché à ̈ necessario imporre differenze di potenziale tra anodo e catodo relativamente alte. Moreover, known devices require a relatively high expenditure of energy, since it is necessary to impose relatively high potential differences between anode and cathode.
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un dispositivo per la generazione di plasma, un apparato ed un metodo per l’applicazione di uno strato di un materiale su un supporto, i quali permettano di superare, almeno parzialmente, gli inconvenienti dell’arte nota e siano, nel contempo, di facile ed economica realizzazione. The purpose of the present invention is to provide a device for the generation of plasma, an apparatus and a method for applying a layer of a material on a support, which allow to overcome, at least partially, the drawbacks of ™ known art and are, at the same time, easy and inexpensive to produce.
SOMMARIO SUMMARY
Secondo la presente invenzione vengono forniti un dispositivo per la generazione di plasma, un apparato ed un metodo per l’applicazione di uno strato di un materiale su un supporto secondo quanto licitato nelle rivendicazioni indipendenti che seguono e, preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni dipendenti direttamente o indirettamente dalle rivendicazioni indipendenti. According to the present invention there are provided a device for the generation of plasma, an apparatus and a method for applying a layer of a material on a support according to what is disclosed in the following independent claims and, preferably, in any one of the claims directly or indirectly dependent on independent claims.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
L’invenzione viene di seguito descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi d’attuazione non limitativi, in cui: The invention is described below with reference to the attached drawings, which illustrate some non-limiting examples of implementation, in which:
- la figura 1 illustra schematicamente un apparato ed un dispositivo realizzati in accordo con la presente invenzione; Figure 1 schematically illustrates an apparatus and a device made in accordance with the present invention;
- le figure 2 e 3 illustrano schematicamente ed in sezione due diverse forme d’attuazione dell’apparato della figura 1; - figures 2 and 3 schematically illustrate and in section two different embodiments of the apparatus of figure 1;
- la figura 4 Ã ̈ una sezione schematica con parti asportate per chiarezza di un particolare dei dispositivi delle figure da 1 a 3; - figure 4 is a schematic section with parts removed for clarity of a detail of the devices of figures 1 to 3;
- le figure 5 e 6 sono sezioni schematiche con parti asportate per chiarezza di diverse forme d’attuazione del particolare della figura 4. - figures 5 and 6 are schematic sections with parts removed for clarity of different embodiments of the detail of figure 4.
FORME D’ATTUAZIONE DELL’INVENZIONE FORMS OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Nella figura 1, con 1 viene indicato nel suo complesso un apparato per la deposizione di un materiale determinato. L’apparato 1 comprende un dispositivo 2 per la generazione di plasma (vale dire una ionizzazione almeno parziale di un gas rarefatto) e per dirigere un flusso di elettroni verso un bersaglio 3, il quale presenta (in particolare à ̈ costituito da) il materiale determinato, in modo che almeno parte del materiale determinato si separi dal bersaglio 3 e si depositi sul supporto 4. In Figure 1, 1 indicates as a whole an apparatus for depositing a given material. The apparatus 1 comprises a device 2 for the generation of plasma (i.e. an at least partial ionization of a rarefied gas) and for directing a flow of electrons towards a target 3, which has (in particular it is constituted by) the determined material, so that at least part of the determined material separates from the target 3 and deposits on the support 4.
Secondo alternative forme d’attuazione, il materiale determinato può essere composto da un unico materiale omogeneo o dalla combinazione di due o più materiali differenti. According to alternative embodiments, the determined material can be composed of a single homogeneous material or the combination of two or more different materials.
Vantaggiosamente, il bersaglio 3 à ̈ collegato a massa. In questa maniera, il bersaglio 3 non respinge (ed anzi attrae) il flusso di elettroni anche quando gli elettroni hanno già colpito il bersaglio 3 stesso. Advantageously, target 3 is connected to ground. In this way, target 3 does not reject (and indeed attracts) the flow of electrons even when the electrons have already hit target 3.
Il dispositivo 2 comprende un elemento cavo 5, il quale à ̈ atto a fungere da catodo e presenta (delimita esternamente) una cavità 6 interna; ed un elettrodo di attivazione 7, il quale comprende (in particolare, à ̈ costituito da) un materiale elettricamente conduttivo (in particolare, metallico). L’elettrodo di attivazione à ̈ disposto all’interno della cavità 6 (delimitata dall’elemento cavo 5). In particolare, l’elemento cavo 5 comprende (più in particolare, à ̈ costituito da) un materiale elettricamente conduttivo (più in particolare, un materiale metallico). The device 2 comprises a hollow element 5, which is adapted to act as a cathode and has (externally delimits) an internal cavity 6; and an activation electrode 7, which comprises (in particular, is constituted by) an electrically conductive material (in particular, metal). The activation electrode is arranged inside the cavity 6 (delimited by the hollow element 5). In particular, the hollow element 5 comprises (more particularly, it is made up of) an electrically conductive material (more particularly, a metallic material).
In particolare, per materiale elettricamente conduttivo si intende un materiale che presenta una resistività elettrica (misurata a 20°C) inferiore a 10<-1>W.m. Vantaggiosamente, il materiale elettricamente conduttivo presenta una resistività elettrica (misurata a 20°C) inferiore a 10<-3>W.m. In particular, by electrically conductive material we mean a material that has an electrical resistivity (measured at 20 ° C) lower than 10 <-1> W.m. Advantageously, the electrically conductive material has an electrical resistivity (measured at 20 ° C) lower than 10 <-3> W.m.
Secondo alcune forme d’attuazione, l’elemento cavo 5 comprende (in particolare à ̈ costituito da) un materiale scelto nel gruppo consistente di: Acciaio Inox, Tungsteno, Molibdeno, Cromo, Ferro, Titanio. Secondo alcune forme d’attuazione, l’elettrodo di attivazione 7 comprende (in particolare à ̈ costituito da) un materiale scelto nel gruppo consistente di: Acciaio Inox, Tungsteno, Molibdeno, Cromo, Ferro, Titanio. According to some embodiments, the hollow element 5 includes (in particular it is made up of) a material chosen from the group consisting of: Stainless Steel, Tungsten, Molybdenum, Chromium, Iron, Titanium. According to some embodiments, the activation electrode 7 comprises (in particular it is made up of) a material chosen from the group consisting of: Stainless Steel, Tungsten, Molybdenum, Chromium, Iron, Titanium.
Secondo la forma d’attuazione illustrata nella figura 1, l’elettrodo di attivazione 7 si estende attraverso una parete 8 dell’elemento cavo 5. Tra l’elettrodo di attivazione 7 e la parete 8 à ̈ interposto un anello 9 di materiale elettricamente sostanzialmente isolante (in particolare ceramica). According to the embodiment illustrated in Figure 1, the activation electrode 7 extends through a wall 8 of the hollow element 5. A ring 9 is interposed between the activation electrode 7 and the wall 8 of substantially electrically insulating material (in particular ceramic).
In particolare, per materiale elettricamente sostanzialmente isolante si intende un materiale che presenta una resistività elettrica (misurata a 20°C) superiore a 10<3>W.m. Vantaggiosamente, il materiale elettricamente non-conduttivo presenta una resistività elettrica (misurata a 20°C) superiore a 10<7>W.m (più vantaggiosamente, superiore a 10<9>W.m). Secondo alcune forme d’attuazione, il materiale elettricamente sostanzialmente isolante à ̈ un materiale dielettrico. In particular, by electrically substantially insulating material we mean a material that has an electrical resistivity (measured at 20 ° C) higher than 10 <3> W.m. Advantageously, the electrically non-conductive material has an electrical resistivity (measured at 20 ° C) higher than 10 <7> W.m (more advantageously, higher than 10 <9> W.m). According to some embodiments, the electrically substantially insulating material is a dielectric material.
Il dispositivo 2 comprende, inoltre, un resistore 10, il quale collega l’elettrodo di attivazione 7 a massa e presenta una resistenza di almeno 100 Ohm, vantaggiosamente di almeno 1 kOhm. In particolare, il resistore 10 presenta una resistenza di circa 20kOhm. The device 2 also comprises a resistor 10, which connects the activation electrode 7 to ground and has a resistance of at least 100 Ohm, advantageously of at least 1 kOhm. In particular, the resistor 10 has a resistance of about 20kOhm.
Secondo ulteriori forme d’attuazione, invece del resistore 10 viene utilizzato un altro dispositivo elettronico avente funzione equivalente. According to further embodiments, another electronic device with equivalent function is used instead of the resistor 10.
All’interno della cavità 6 à ̈ presente un gas rarefatto. Secondo alcune forme d’attuazione, la cavità contiene del gas rarefatto ad una pressione inferiore o uguale a 10<-2>mbar (in particolare, inferiore a 10<-3>mbar). Vantaggiosamente, il gas rarefatto contenuto all’interno della cavità 6 presenta una pressione inferiore o uguale a 10<-4>mbar. In particolare, il gas rarefatto contenuto all’interno della cavità 6 presenta una pressione maggiore o uguale a 10<-6>mbar (più in particolare, maggiore o uguale a 10<-5>mbar). Inside cavity 6 there is a rarefied gas. According to some embodiments, the cavity contains rarefied gas at a pressure lower than or equal to 10 <-2> mbar (in particular, lower than 10 <-3> mbar). Advantageously, the rarefied gas contained inside the cavity 6 has a pressure lower than or equal to 10 <-4> mbar. In particular, the rarefied gas contained inside cavity 6 has a pressure greater than or equal to 10 <-6> mbar (more specifically, greater than or equal to 10 <-5> mbar).
A questo riguardo, si noti che l’apparato 2 comprende un gruppo di alimentazione gas (di per sé noto e non illustrato) per alimentare un gas anidro (esempi non limitativi – ossigeno, azoto, argon, elio, xenon ecc.) all’interno della cavità 6; ed un gruppo di aspirazione (di per sé noto e non illustrato) comprendente una pompa ed atto a rarefare il gas nella cavità 6 (in altre parole, a ridurre la pressione del gas all’interno della cavità 6). I gruppi di alimentazione ed aspirazione sono collegati all’elemento cavo 5 tramite un condotto 23. In this regard, it should be noted that apparatus 2 includes a gas supply unit (per se known and not illustrated) to feed an anhydrous gas (non-limiting examples - oxygen, nitrogen, argon, helium, xenon, etc. .) inside cavity 6; and a suction unit (per se known and not illustrated) comprising a pump and adapted to rarefy the gas in the cavity 6 (in other words, to reduce the pressure of the gas inside the cavity 6). The power supply and suction units are connected to the hollow element 5 by means of a conduit 23.
L’elemento cavo 5 à ̈ elettricamente collegato ad un gruppo di attivazione 11, il quale à ̈ atto a fare diminuire il potenziale elettrico dell’elemento cavo 5 di almeno 4 kV (in particolare, partendo da un potenziale elettrico sostanzialmente pari a zero) in meno di 20 ns indirizzando un impulso di carica elettrica di almeno 0,16 mC verso l’elemento cavo 5 stesso. Secondo alcune forme d’attuazione, il menzionato impulso elettrico à ̈ minore o uguale a 0,5 mC. Vantaggiosamente, il gruppo di attivazione 11 à ̈ atto a fare diminuire il potenziale elettrico dell’elemento cavo 5 di almeno 5 kV (in particolare, almeno 6 KV) in meno di 20 ns. The hollow element 5 is electrically connected to an activation group 11, which is able to decrease the electric potential of the hollow element 5 by at least 4 kV (in particular, starting from an electric potential substantially equal to zero) in less than 20 ns by directing an electrical charge impulse of at least 0.16 mC towards the hollow element 5 itself. According to some embodiments, the aforementioned electrical impulse is less than or equal to 0.5 mC. Advantageously, the activation group 11 is able to decrease the electric potential of the hollow element 5 by at least 5 kV (in particular, at least 6 KV) in less than 20 ns.
Vantaggiosamente, il gruppo di attivazione 11 à ̈ atto ad imporre all’elemento cavo 5 una diminuzione di potenziale da 8 kV a 25 kV in meno di 15 ns, in particolare in circa 10 ns. Advantageously, the activation group 11 is able to impose on the hollow element 5 a potential decrease from 8 kV to 25 kV in less than 15 ns, in particular in about 10 ns.
Pertanto, in uso, il gruppo d’attivazione 11 impone una differenza di potenziale tra l’elemento cavo 5 e l’elettrodo di attivazione 7 secondo i parametri sopra descritti. In conseguenza di ciò, viene generato del plasma (vale dire una ionizzazione almeno parziale del gas rarefatto) all’interno della cavità 6. Therefore, in use, the activation unit 11 imposes a potential difference between the hollow element 5 and the activation electrode 7 according to the parameters described above. As a consequence of this, plasma is generated (ie an at least partial ionization of the rarefied gas) inside the cavity 6.
Facendo particolare riferimento a quanto illustrato nella figura 1, l’elemento cavo 5 à ̈ collegato a massa. In questo modo, quando non viene effettuata l’emissione del flusso di elettroni, l’elemento cavo viene mantenuto a potenziale sostanzialmente nullo ed il rischio di scariche spontanee tra l’elemento cavo 5 e l’elettrodo di attivazione 7 à ̈ sostanzialmente cancellato. With particular reference to what is illustrated in figure 1, the hollow element 5 is connected to ground. In this way, when the emission of the electron flow is not carried out, the hollow element is kept at substantially zero potential and the risk of spontaneous discharges between the hollow element 5 and the activation electrode 7 à ̈ substantially canceled.
In particolare, un resistore 12 à ̈ collegato tra l’elemento cavo 5 e massa. Secondo alcune forme d’attuazione, il resistore 12 presenta una resistenza di almeno 50 kOhm. Vantaggiosamente, il resistore 12 presenta una resistenza di almeno 100 kOhm, in particolare di circa 0.5 MOhm. Secondo alcune forme d’attuazione, la resistenza à ̈ inferiore a 1 MOhm. In particular, a resistor 12 is connected between the hollow element 5 and ground. According to some embodiments, the resistor 12 has a resistance of at least 50 kOhm. Advantageously, the resistor 12 has a resistance of at least 100 kOhm, in particular of about 0.5 MOhm. According to some embodiments, the resistance is less than 1 MOhm.
Secondo ulteriori forme d’attuazione, invece del resistore 12 viene utilizzato un altro dispositivo elettronico avente funzione equivalente. According to further embodiments, another electronic device with equivalent function is used instead of the resistor 12.
Secondo la forma d’attuazione illustrata nella figura 1, il gruppo d’attivazione 11 comprende un thyratron 13; un condensatore 14, il quale presenta un’armatura collegata ad un anodo 15 del thyratron 13 ed un’ulteriore armatura collegata all’elemento cavo 5; ed un alimentatore elettrico 16, il quale presenta un elettrodo positivo 17 collegato elettricamente all’anodo 15 ed un elettrodo negativo 18 collegato a massa. According to the embodiment illustrated in Figure 1, the activation group 11 comprises a thyratron 13; a capacitor 14, which has an armature connected to an anode 15 of the thyratron 13 and a further armature connected to the hollow element 5; and an electric power supply 16, which has a positive electrode 17 electrically connected to the anode 15 and a negative electrode 18 connected to ground.
Il thyratron 13 presenta, inoltre, un catodo 19, il quale à ̈ collegato a massa. Thyratron 13 also has a cathode 19, which is grounded.
Si noti che il condensatore 14 Ã ̈ elettricamente collegate a massa (in particolare, attraverso il resistore 12). Note that capacitor 14 is electrically connected to ground (specifically, through resistor 12).
Il gruppo d’attivazione 11 comprende anche un’unità di controllo 20 del thyratron 13, la quale unità di controllo 20 à ̈ atta ad azionare il thyratron 13 ed à ̈ collegata a massa. The activation group 11 also includes a control unit 20 of the thyratron 13, which control unit 20 is adapted to operate the thyratron 13 and is connected to ground.
Secondo forme d’attuazione non illustrate, il gruppo d’attivazione 11 comprende un compressore magnetico del pulso elettrico oppure un generatore d'impulsi elettrici ad alto potenziale tipo Blumlein. Vantaggiosamente, il compressore magnetico (o il generatore d’impulsi) à ̈ in sostituzione del thyratron 13 e della relativa unità di controllo 20. According to embodiments not illustrated, the activation unit 11 comprises a magnetic compressor of the electric pulse or a high potential electric pulse generator of the Blumlein type. Advantageously, the magnetic compressor (or the pulse generator) replaces the thyratron 13 and the relative control unit 20.
Il dispositivo 2 comprende, inoltre, un gruppo di interfaccia operatore (di per sé noto e non illustrato), il quale permette ad un operatore di regolare il funzionamento (ad esempio l’azionamento e/o la modifica di parametri operativi) del dispositivo 2 stesso. In particolare, il gruppo di interfaccia operatore comprende un personal computer, uno schermo, una tastiera e/o un dispositivo di puntamento (ad esempio un mouse). Il gruppo di interfaccia operatore à ̈ collegato all’unità di controllo 20. The device 2 also comprises an operator interface unit (known per se and not illustrated), which allows an operator to adjust the operation (for example the activation and / or modification of operating parameters) of the device 2 itself. In particular, the operator interface assembly comprises a personal computer, a screen, a keyboard and / or a pointing device (for example a mouse). The operator interface group is connected to the control unit 20.
Secondo ulteriori forme d’attuazione, invece del condensatore 14 viene utilizzato un altro dispositivo elettronico avente funzione equivalente. According to further embodiments, another electronic device with equivalent function is used instead of the capacitor 14.
Il dispositivo 2 comprende, inoltre, un elemento tubolare 21, il quale comprende (in particolare, à ̈ di) un materiale elettricamente sostanzialmente isolante (in particolare vetro) ed à ̈ collegato con l’elemento cavo 5. L’elemento tubolare 21, presenta due estremità 21a e 21b aperte e (facendo particolare riferimento alle figure 4-7) un lume 21c interno il quale mette in comunicazione fluidica la cavità 6 con l’esterno. In particolare, l’elemento tubolare 21 presenta un’apertura 21d disposta in corrispondenza dell’estremità 21b. The device 2 also comprises a tubular element 21, which comprises (in particular, is of) an electrically substantially insulating material (in particular glass) and is connected to the hollow element 5. The tubular element 21, has two open ends 21a and 21b and (with particular reference to figures 4-7) an internal lumen 21c which puts the cavity 6 in fluid communication with the outside. In particular, the tubular element 21 has an opening 21d arranged at the end 21b.
L’elemento tubolare 21 si estende almeno parzialmente all’interno di una camera esterna 24 (figura 1), nella quale sono disposti il bersaglio 3 e l’elemento di supporto 4. Il lume 21c mette in comunicazione fluidica la cavità 6 con la camera esterna 24. L’elemento tubolare 21 ed il relativo lume 21c interno presentano rispettive sezioni trasversali sostanzialmente circolari. The tubular element 21 extends at least partially inside an external chamber 24 (figure 1), in which the target 3 and the support element 4 are arranged. The lumen 21c puts the cavity 6 in fluid communication with the external chamber 24. The tubular element 21 and the relative internal lumen 21c have respective substantially circular cross sections.
All’interno della camera esterna 24 à ̈ presente un gas rarefatto (Secondo alcune forme d’attuazione, anidro). Secondo alcune forme d’attuazione, la cavità contiene del gas rarefatto ad una pressione inferiore o uguale a 10<-2>mbar (in particolare, inferiore a 10<-3>mbar). Inside the external chamber 24 there is a rarefied gas (according to some embodiments, anhydrous). According to some embodiments, the cavity contains rarefied gas at a pressure lower than or equal to 10 <-2> mbar (in particular, lower than 10 <-3> mbar).
Vantaggiosamente, il gas rarefatto contenuto all’interno della camera esterna 24 presenta una pressione inferiore o uguale a 10<-4>mbar. In particolare, il gas rarefatto contenuto all’interno della cavità 6 presenta una pressione maggiore o uguale a 10<-6>mbar (più in particolare, maggiore o uguale a 10<-5>mbar). Advantageously, the rarefied gas contained inside the external chamber 24 has a pressure lower than or equal to 10 <-4> mbar. In particular, the rarefied gas contained inside cavity 6 has a pressure greater than or equal to 10 <-6> mbar (more specifically, greater than or equal to 10 <-5> mbar).
Il gas à ̈ scelto nel gruppo consistente di: ossigeno, azoto, argon, elio, xenon ed una loro combinazione. The gas is selected from the group consisting of: oxygen, nitrogen, argon, helium, xenon and a combination thereof.
Essendo la cavità 6 e la camera esterna 24 in comunicazione fluidica, la composizione del gas e la pressione all’interno della cavità 6 e della camera esterna 24 sono sostanzialmente identiche. Since the cavity 6 and the external chamber 24 are in fluid communication, the composition of the gas and the pressure inside the cavity 6 and the external chamber 24 are substantially identical.
Secondo la forma di attuazione illustrata nella figura 1, l’elemento tubolare 21 si estende attraverso una parete 22 dell’elemento cavo 5 (opposta alla parete 8), parzialmente all’interno della cavità 6 e parzialmente all’esterno (in particolare, all’interno della camera esterna 24). According to the embodiment illustrated in Figure 1, the tubular element 21 extends through a wall 22 of the hollow element 5 (opposite the wall 8), partially inside the cavity 6 and partially outside ( in particular, inside the external chamber 24).
Secondo specifiche forme d’attuazione, l’elemento tubolare 21 presenta una lunghezza da 90 mm a 220 mm. L’elemento tubolare 21 presenta un diametro da circa 4 mm a circa 10 mm. Il lume 21c interno presenta un diametro da circa 1,5 a circa 8 mm. La camera esterna 24 à ̈ costruita in modo da essere a tenuta di fluido rispetto all’ambiente esterno. According to specific embodiments, the tubular element 21 has a length from 90 mm to 220 mm. The tubular element 21 has a diameter from about 4 mm to about 10 mm. The internal lumen 21c has a diameter from about 1.5 to about 8 mm. The external chamber 24 is constructed in such a way as to be fluid-tight with respect to the external environment.
Il dispositivo 2 comprende, inoltre, un elemento esterno 25, il quale à ̈ disposto esternamente all’elemento cavo 5 (in particolare, nella camera esterna 24) lungo l’elemento tubolare 21 (vale a dire non in corrispondenza di una estremità dell’elemento tubolare 21) e funge da anodo. In particolare, l’elemento esterno 25 à ̈ disposto a contatto con una superficie esterna dell’elemento tubolare 21. The device 2 also comprises an external element 25, which is arranged externally to the hollow element 5 (in particular, in the external chamber 24) along the tubular element 21 (i.e. not at one end of the tubular element 21) and acts as an anode. In particular, the external element 25 is arranged in contact with an external surface of the tubular element 21.
In uso, quando degli elettroni formati all’interno della cavità 6 entrano nell’elemento tubolare 21, la differenza di potenziale che si à ̈ instaurata con l’elemento esterno 25 permette agli elettroni stessi di essere accelerati lungo l’elemento tubolare 21 verso il bersaglio 3. Questi elettroni, durante, il loro movimento, colpiscono ulteriori molecole di gas e determinano, pertanto, l’emissione di elettroni secondari che, a loro volta, vengono accelerati verso il bersaglio 3. In use, when electrons formed inside cavity 6 enter the tubular element 21, the potential difference established with the external element 25 allows the electrons themselves to be accelerated along the element tubular 21 towards the target 3. These electrons, during their movement, strike further gas molecules and therefore determine the emission of secondary electrons which, in turn, are accelerated towards the target 3.
Il dispositivo 2 comprende, inoltre, un gruppo di mantenimento del potenziale 26, il quale à ̈ collegato elettricamente all’elemento esterno 25 per mantenere il potenziale elettrico dell’elemento esterno 25 sostanzialmente uguale o maggiore a zero. In particolare, il gruppo di mantenimento del potenziale 26 mantiene il potenziale elettrico dell’elemento esterno 25 sostanzialmente a massa. The device 2 also comprises a potential maintenance unit 26, which is electrically connected to the external element 25 to maintain the electric potential of the external element 25 substantially equal to or greater than zero. In particular, the potential maintenance group 26 maintains the electric potential of the external element 25 substantially grounded.
L’elemento esterno 25 à ̈ conformato in modo tale da essere disposto attorno all’elemento tubolare 21; in particolare, l’elemento esterno 25 presenta un foro attraverso il quale si estende l’elemento tubolare 21. Secondo specifiche forme d’attuazione, l’elemento esterno 25 presenta una forma anulare. The external element 25 is shaped in such a way as to be arranged around the tubular element 21; in particular, the external element 25 has a hole through which the tubular element 21 extends. According to specific embodiments, the external element 25 has an annular shape.
Secondo alcune forme d’attuazione, l’elemento cavo 5 presenta una forma sostanzialmente cilindrica a sezione sostanzialmente circolare e, vantaggiosamente, viene ottenuto montando su un elemento anulare due piastre forate, le quali definiscono, una volta montate, le pareti 8 e 22, rispettivamente. According to some embodiments, the hollow element 5 has a substantially cylindrical shape with a substantially circular section and, advantageously, is obtained by mounting on an annular element two perforated plates, which define, once assembled, the walls 8 and 22, respectively.
L’elettrodo di attivazione 7 presenta una estremità a rete (non illustrata) in materiale metallico e collegata a massa tramite un passante elettrico HV. The activation electrode 7 has a mesh end (not shown) made of metallic material and connected to ground by means of an HV electric bushing.
Il dispositivo 2 comprende, inoltre, un gruppo di stabilizzazione 27, il quale, a sua volta, comprende un elemento esterno 28, il quale à ̈ disposto esternamente all’elemento cavo 5. The device 2 also comprises a stabilization unit 27, which, in turn, comprises an external element 28, which is arranged externally to the hollow element 5.
Secondo alcune forme d’attuazione (figure 4 e 5), l’elemento esterno 28 à ̈ disposto almeno parzialmente in corrispondenza dell’estremità 21b. According to some embodiments (figures 4 and 5), the external element 28 is arranged at least partially at the end 21b.
Secondo alcune forme d’attuazione (figure 4 e 6), l’elemento esterno 28 à ̈ disposto almeno parzialmente oltre l’estremità 21b rispetto all’elemento cavo 5. In altre parole, l’estremità 21b à ̈ disposta tra l’elemento esterno 28 e l’elemento cavo 5. In questo modo, si migliora l’efficienza del dispositivo 1. Ciò à ̈ probabilmente dovuto al fatto che il plasma e gli elettroni si avvicinano più facilmente all’elemento esterno 28. According to some embodiments (figures 4 and 6), the external element 28 is arranged at least partially beyond the end 21b with respect to the hollow element 5. In other words, the end 21b is placed between the external element 28 and the hollow element 5. In this way, the efficiency of the device 1 is improved. This is probably due to the fact that the plasma and electrons get closer to the external element 28.
Vantaggiosamente, l’elemento esterno 28 à ̈ sostanzialmente simmetrico rispetto alla direzione di uscita degli elettroni dall’elemento tubolare 21. In particolare, l’elemento esterno 28 à ̈ sostanzialmente simmetrico rispetto ad un asse longitudinale dell’elemento tubolare 21. In questo modo, si migliora l’efficienza del dispositivo 1. Ciò à ̈ probabilmente dovuto al fatto che vi sono poche perturbazioni che incidono negativamente sul direzionamento del plasma e degli elettroni verso il bersaglio 3. Advantageously, the external element 28 is substantially symmetrical with respect to the exit direction of the electrons from the tubular element 21. In particular, the external element 28 is substantially symmetrical with respect to a longitudinal axis of the tubular element 21 In this way, the efficiency of device 1 is improved. This is probably due to the fact that there are few perturbations that adversely affect the direction of the plasma and electrons towards target 3.
L’elemento esterno 28 comprende (in particolare, à ̈ costituito da) un materiale (elettricamente conduttivo) metallico. Vantaggiosamente, tale materiale presenta un punto di fusione superiore a 1300°C. The external element 28 comprises (in particular, it is made up of) a metal (electrically conductive) material. Advantageously, this material has a melting point higher than 1300 ° C.
Secondo alcune forme d’attuazione, tale materiale à ̈ scelto nel gruppo consistente di: acciaio (in particolare INOX), Tungsteno, Molibdeno, Cromo ed una loro combinazione. According to some embodiments, this material is chosen from the group consisting of: steel (in particular INOX), Tungsten, Molybdenum, Chromium and a combination thereof.
Secondo alcune forme d’attuazione (figure 4 e 5), l’elemento esterno 28 à ̈ disposto almeno parzialmente attorno all’elemento tubolare 21. In particolare, nella forma d’attuazione della figura 5 l’elemento esterno 28 à ̈ disposto attorno all’elemento tubolare 21. According to some embodiments (figures 4 and 5), the external element 28 is arranged at least partially around the tubular element 21. In particular, in the embodiment of figure 5 the external element 28 is arranged around the tubular element 21.
Secondo alcune forme d’attuazione (figura 4), l’elemento esterno 28 à ̈ disposto almeno parzialmente attorno all’apertura 21d. According to some embodiments (figure 4), the external element 28 is arranged at least partially around the opening 21d.
Secondo la forma d’attuazione illustrata nella figura 4, l’elemento esterno 28 à ̈ disposto almeno in parte al termine dell’elemento tubolare 21 (in particolare, tra l’estremità 21b ed il bersaglio 3). Vantaggiosamente, l’elemento esterno 28 à ̈ a contatto con l’elemento tubolare 21 (in particolare, con l’estremità 21b). Più precisamente, l’elemento esterno 28 à ̈ a contatto a tenuta di fluido con l’elemento tubolare 21 (in particolare, con l’estremità 21b). Quando l’elemento esterno 28 à ̈ in contatto con l’elemento tubolare 21 si migliora l’efficienza del dispositivo 1. Ciò à ̈ probabilmente dovuto al fatto che degli elettroni non vengono dissipati passando nello spazio tra l’elemento esterno 28 e l’elemento tubolare 21. According to the embodiment illustrated in Figure 4, the external element 28 is arranged at least in part at the end of the tubular element 21 (in particular, between the end 21b and the target 3). Advantageously, the external element 28 is in contact with the tubular element 21 (in particular, with the end 21b). More precisely, the external element 28 is in fluid-tight contact with the tubular element 21 (in particular, with the end 21b). When the external element 28 is in contact with the tubular element 21, the efficiency of the device 1 is improved. This is probably due to the fact that electrons are not dissipated by passing through the space between the external element. 28 and the tubular element 21.
Vantaggiosamente, l’elemento esterno 28 presenta un foro 29 passante disposto. Il foro 29 à ̈ disposto in corrispondenza dell’apertura 21d. In particolare, il foro 29 à ̈ co-assiale all’apertura 21d. Advantageously, the external element 28 has a through hole 29 arranged. The hole 29 is arranged in correspondence with the opening 21d. In particular, hole 29 is co-axial to opening 21d.
In particolare, l’elemento esterno 28 (e più in particolare, il foro 29) à ̈ conformato in modo tale che l’intera apertura 21d sia esposta verso l’eterno (e più in particolare, verso la camera esterna 24). In altre parole, l’elemento esterno 28 (e più in particolare, il foro 29) à ̈ conformato in modo tale da non ostruire nemmeno parzialmente l’apertura 21d. In particular, the external element 28 (and more particularly, the hole 29) is shaped in such a way that the entire opening 21d is exposed towards the eternal (and more particularly, towards the external chamber 24 ). In other words, the external element 28 (and more particularly, the hole 29) is shaped in such a way as not to obstruct even partially the opening 21d.
L’elemento esterno 28 presenta una porzione 30, la quale à ̈ disposta al termine dell’elemento tubolare 21; ed una porzione 31, la quale si estende dalla prima porzione verso l’elemento cavo attorno all’elemento tubolare. Vantaggiosamente, la porzione 31 presenta una forma tubolare. La porzione 31 presenta un lume interno con un diametro di 0,1-0,2 mm maggiore al diametro esterno dell’elemento tubolare 21. Ciò permette un facile posizionamento dell’elemento esterno 28 sull’estremità 21b. Le porzioni 30 e 31 presentano rispettivi spessori T e T’ da 0.1 mm a 5 mm (in particolare, da 0.5 a 1 mm). The external element 28 has a portion 30, which is arranged at the end of the tubular element 21; and a portion 31, which extends from the first portion towards the hollow element around the tubular element. Advantageously, the portion 31 has a tubular shape. The portion 31 has an internal lumen with a diameter of 0.1-0.2 mm greater than the external diameter of the tubular element 21. This allows easy positioning of the external element 28 on the end 21b. Portions 30 and 31 have respective thicknesses T and Tâ € ™ from 0.1 mm to 5 mm (in particular, from 0.5 to 1 mm).
La forma d’attuazione illustrata nella figura 5 differisce dalla forma d’attuazione illustrata nella figura 4 principalmente perché l’elemento esterno 28 à ̈ disposto in corrispondenza dell’estremità 21b ma non in contatto con l’estremità 21b stessa. L’elemento esterno 28 à ̈ comunque in contatto con l’elemento tubolare 21. The embodiment illustrated in figure 5 differs from the embodiment illustrated in figure 4 mainly because the external element 28 is arranged at the end 21b but not in contact with the end 21b itself. The external element 28 is in any case in contact with the tubular element 21.
L’elemento esterno 28 della forma d’attuazione illustrata nella figura 6 à ̈ disposto tra l’estremità 21b ed il bersaglio 3. In questo caso, l’elemento esterno 28 à ̈ distanziato dall’estremità 21b. The external element 28 of the embodiment illustrated in figure 6 is placed between the end 21b and the target 3. In this case, the external element 28 is spaced from the end 21b.
Con particolare riferimento alla figura 1, il gruppo di stabilizzazione 27 comprende, inoltre, un condensatore 32 elettricamente collegato all’elemento esterno 28 ed a massa. With particular reference to Figure 1, the stabilization unit 27 further comprises a capacitor 32 electrically connected to the external element 28 and to ground.
Vantaggiosamente, il condensatore 32 presenta una capacità inferiore alla capacità del condensatore 14. In particolare, il condensatore 14 presenta una capacità almeno doppia alla capacità del condensatore 32. Advantageously, the capacitor 32 has a capacity lower than the capacity of the capacitor 14. In particular, the capacitor 14 has a capacity at least double the capacity of the capacitor 32.
Più specificamente, il condensatore 32 presenta una capacità da 0,5 nF a 10 nF, vantaggiosamente da 1 nF a 5 nF. Secondo specifiche forme d’attuazione, il condensatore 32 presenta una capacità di circa 3 nF. More specifically, the capacitor 32 has a capacitance from 0.5 nF to 10 nF, advantageously from 1 nF to 5 nF. According to specific embodiments, the capacitor 32 has a capacity of about 3 nF.
Secondo alcune forme d’attuazione, invece del condensatore 32 viene utilizzato un altro dispositivo elettronico avente funzione equivalente e possibilmente stessa capacità . According to some embodiments, instead of the capacitor 32 another electronic device is used having an equivalent function and possibly the same capacity.
Il gruppo di stabilizzazione comprende anche un resistore 33, il quale collega l’elemento esterno 28 a massa. In particolare, il resistore 33 à ̈ disposto in parallelo al condensatore 14. The stabilization assembly also includes a resistor 33, which connects the external element 28 to ground. In particular, the resistor 33 is arranged in parallel with the capacitor 14.
Secondo alcune forme d’attuazione, il resistore 33 presenta una resistenza di almeno 100 KOhm e, vantaggiosamente, fino a 100 MOhm. In particolare, il resistore 33 presenta una resistenza da circa 3 a circa 5 MOhm. According to some embodiments, the resistor 33 has a resistance of at least 100 KOhm and, advantageously, up to 100 MOhm. In particular, the resistor 33 has a resistance of from about 3 to about 5 MOhm.
Secondo ulteriori forme d’attuazione, invece del resistore 33 viene utilizzato un altro dispositivo elettronico avente funzione equivalente e possibilmente stessa resistenza. According to further embodiments, instead of the resistor 33 another electronic device is used having an equivalent function and possibly the same resistance.
In uso, quando il gruppo di attivazione 11 induce l’impulso elettrico sull’elemento cavo 5, il potenziale elettrico dell’elemento esterno 25 scende al potenziale di terra in circa 10-20 ns. L’elemento cavo 5 à ̈, per intervalli così corti in condizione di “floating†. Ciò porta ad una diminuzione molto rapida del potenziale elettrico dell’elemento cavo 5. In use, when the activation group 11 induces the electric impulse on the hollow element 5, the electric potential of the external element 25 drops to the earth potential in about 10-20 ns. The hollow element 5 is, for such short intervals in â € œfloatingâ € conditions. This leads to a very rapid decrease of the electric potential of the hollow element 5.
In conseguenza di ciò, si accende un arco tra una superficie interna della cavità 6 e l’elettrodo principale 7. Il plasma dell’arco si espande all’interno dell’elemento tubolare 21 ed accende la scarica della scintilla incanalata che, a sua volta, produce un flusso di elettroni ad alta energia. As a consequence of this, an arc is ignited between an internal surface of the cavity 6 and the main electrode 7. The plasma of the arc expands inside the tubular element 21 and ignites the discharge of the channeled spark which , in turn, produces a flow of high-energy electrons.
L’apparato 1 ed il dispositivo 2 (eccezion fatta per quello che concerne il gruppo di stabilizzazione 27) presentano una struttura ed un funzionamento analoghi all’apparato e, rispettivamente, al dispositivo descritti nella domanda di brevetto PCTIB2010000644 dello stesso richiedente. The apparatus 1 and the device 2 (except for what concerns the stabilization unit 27) have a structure and operation similar to the apparatus and, respectively, to the device described in the patent application PCTIB2010000644 of the same applicant.
Tuttavia, differentemente da quanto accade per il dispositivo all’interno della domanda di brevetto PCTIB2010000644, si à ̈ sperimentalmente osservato che l’elemento esterno 28 del dispositivo 2 funge, all’inizio della scarica, da anodo stabile e mantiene sorprendentemente sostanzialmente inalterate le proprie caratteristiche chimico-fisiche per tempi relativamente lunghi. In altre parole, il potenziale della scarica si trova tra l’elemento cavo 5 e l’elemento esterno 28. However, differently from what happens for the device within the patent application PCTIB2010000644, it has been experimentally observed that the external element 28 of the device 2 acts, at the beginning of the discharge, as a stable anode and surprisingly maintains substantially its chemical-physical characteristics unaltered for relatively long times. In other words, the discharge potential lies between the hollow element 5 and the outer element 28.
Quando avviene la scarica, vengono prodotti elettroni e plasma che propagano attraverso l’elemento tubolare 21 dall’elemento cavo 5 all’elemento esterno 28. Quando il plasma e gli elettroni raggiungono l’elemento esterno 28 il condensatore 32 si carica mantenendo sorprendentemente la corrente elettrica del plasma alta e, di conseguenza, la densità e temperatura del plasma elevata. Quando il condensatore 32 à ̈ completamente caricato e l’elemento esterno 28 presenta lo stesso potenziale dell’elemento cavo 5, l’elemento esterno 28 funge da catodo (con il bersaglio 3 che funge da anodo) ed essendo ricoperto da un plasma denso crea con facilità pacchetti di elettroni densi e dirige tali elettroni verso il bersaglio 3. Il condensatore 32 rilascia la propria carica (elettroni) tramite la corrente che passa dall’elemento esterno 28 al bersaglio 3 non disperdendo energie in massa ma restituendole per effettuare l’ablazione. When the discharge occurs, electrons and plasma are produced which propagate through the tubular element 21 from the hollow element 5 to the outer element 28. When the plasma and electrons reach the outer element 28 the capacitor 32 is charged surprisingly maintaining the electrical current of the plasma high and, consequently, the density and temperature of the plasma high. When the capacitor 32 is fully charged and the external element 28 has the same potential as the hollow element 5, the external element 28 acts as a cathode (with the target 3 acting as an anode) and being covered by a dense plasma easily creates packets of dense electrons and directs these electrons towards the target 3. The capacitor 32 releases its charge (electrons) through the current that passes from the external element 28 to the target 3, not dispersing energies in mass but returning them by perform the ablation.
Si à ̈, pertanto, potuto sperimentalmente osservare che l’efficienza del dispositivo 2 e dell’apparato 1 della presente invenzione à ̈ sorprendentemente molto superiore all’efficienza dei dispositivi ed apparati noti. In particolare con l’apparato 1 à ̈ possibile ottenere una velocità di deposizione fino a cinquanta volte superiore alla velocità di deposizione ottenibile con l’apparato descritto nella domanda di brevetto PCTIB2010000644. Inoltre, à ̈ possibile lavorare in condizioni che permettono un risparmio di energia. It has therefore been possible to experimentally observe that the efficiency of the device 2 and of the apparatus 1 of the present invention is surprisingly much higher than the efficiency of the known devices and apparatuses. In particular with the apparatus 1 it is possible to obtain a deposition speed up to fifty times higher than the deposition speed obtainable with the apparatus described in the patent application PCTIB2010000644. Furthermore, it is possible to work in conditions that allow energy savings.
Si noti anche che la presenza del gruppo di stabilizzazione 27 permette anche di evitare che l’elemento tubolare 21 si sporchi. Si à ̈ infatti sperimentalmente osservato che, utilizzando il dispositivo 2, particelle del bersaglio 3 non si depositano sull’elemento tubolare 21 ma sull’elemento esterno 28. L’elemento esterno 28 e molto più facile e meno costoso da lavare e/o sostituire rispetto all’elemento tubolare 21. It should also be noted that the presence of the stabilization assembly 27 also allows to prevent the tubular element 21 from getting dirty. It has in fact been experimentally observed that, using the device 2, particles of the target 3 are not deposited on the tubular element 21 but on the external element 28. The external element 28 is much easier and less expensive to wash and / or replace with respect to the tubular element 21.
È importante sottolineare, che disporre l’elemento esterno 28 in corrispondenza dell’estremità 21b (come ad esempio illustrato nelle figure 4 e 6) à ̈ particolarmente vantaggioso. In questo modo, si à ̈ sperimentalmente osservato che à ̈ possibile ridurre la dispersione di plasma tra l’apertura 21d e l’elemento esterno 28 aumentando l’efficienza complessiva del dispositivo 2. Tale dispersione viene ulteriormente ridotta quando l’elemento esterno 28 à ̈ a contatto dell’estremità 21b (come ad esempio illustrato nella figura 4). It is important to underline that arranging the external element 28 at the end 21b (as illustrated for example in figures 4 and 6) is particularly advantageous. In this way, it has been experimentally observed that it is possible to reduce the plasma dispersion between the opening 21d and the external element 28 increasing the overall efficiency of the device 2. This dispersion is further reduced when the external element 28 is in contact with the end 21b (as shown for example in figure 4).
Miglioramenti da questo punto di vista possono essere ulteriormente ottenuti quando il perimetro del foro 29 ed il perimetro dell’apertura 21d giacciono sostanzialmente sullo stesso piano (come ad esempio illustrato nella figura 4). Improvements from this point of view can be further obtained when the perimeter of the hole 29 and the perimeter of the opening 21d lie substantially on the same plane (as for example illustrated in Figure 4).
Il dispositivo 1 si à ̈ dimostrato particolarmente efficiente anche quando l’apertura 21d à ̈ interamente esposta verso l’eterno (come ad esempio illustrato nelle figure da 4 a 6). The device 1 proved to be particularly efficient even when the opening 21d is entirely exposed to the eternal (as for example illustrated in figures 4 to 6).
Le figure 2 e 3 illustrano alternative forme d’attuazione del dispositivo 2 e dell’apparato 1. Nelle figure 2 e 3 componenti analoghi a quelli rappresentati nella figura 1 vengono indicati con il medesimo numero di riferimento. Figures 2 and 3 illustrate alternative embodiments of the device 2 and of the apparatus 1. In Figures 2 and 3 components similar to those shown in Figure 1 are indicated with the same reference number.
I dispositivi 2 delle figure 2 e 3 presentano un’ampolla 34 (generalmente in vetro), all’interno (figura 2) o all’esterno della quale (figura 3) à ̈ disposto l’elettrodo di attivazione 11; ed un gruppo di stabilizzazione 27 come sopra descritto. Le capacità dei condensatori 32 e 14 sono anche in questo caso come indicate in relazione alla forma d’attuazione della figura 1. The devices 2 of figures 2 and 3 have an ampoule 34 (generally made of glass), inside (figure 2) or outside of which (figure 3) the activation electrode 11 is arranged; and a stabilization unit 27 as described above. The capacities of the capacitors 32 and 14 are also in this case as indicated in relation to the embodiment of Figure 1.
In uso, l’elemento cavo 5 viene mantenuto ad un potenziale elettrico negativo (vale a dire, con carica negativa) relativamente elevato; quando viene prodotto un impulso elettrico sull’elettrodo di attivazione 11 (ad esempio collegando tale elettrodo a terra) si crea un effluvio (glow discharge) che, a sua volta, genera una carica elettrica positiva all’interno dell’elemento cavo 5. La carica elettrica positiva viene compensata dall’emissione di elettroni, che a loro volta vengono accelerati verso il primo elemento esterno 25 all’interno dell’elemento tubolare 21. Gli elettroni, durante il loro movimento verso l’esterno, ionizzano ulteriori molecole producendo ulteriori elettroni (chiamati elettroni secondari). In use, the hollow element 5 is kept at a relatively high negative electric potential (that is, with negative charge); when an electrical impulse is produced on the activation electrode 11 (for example by connecting this electrode to the ground) a glow discharge is created which, in turn, generates a positive electric charge inside the hollow element 5. The positive electric charge is compensated by the emission of electrons, which in turn are accelerated towards the first external element 25 inside the tubular element 21. The electrons, during their movement towards the outside , ionize additional molecules, producing additional electrons (called secondary electrons).
Gli apparati 1 ed i dispositivi 2 (eccezion fatta per quello che concerne il gruppo di stabilizzazione 27) delle figure 2 e 3 presentano una struttura ed un funzionamento analoghi agli apparati ed ai dispositivi descritti nella domanda di brevetto PCTEP2006003107 dello stesso richiedente e nella domanda di brevetto avente numero di pubblicazione US2005/0012441. The apparatuses 1 and the devices 2 (except for what concerns the stabilization group 27) of figures 2 and 3 have a structure and operation similar to the apparatuses and devices described in the patent application PCTEP2006003107 of the same applicant and in the application for patent having publication number US2005 / 0012441.
Il gruppo di stabilizzazione 27 delle forme d’attuazione delle figure 2 e 3 ha una struttura, un funzionamento e vantaggi (in questo caso rispetto agli apparati ed ai dispositivi descritti nella domanda di brevetto PCTEP2006003107) analoghi a quanto descritto con riferimento alla forma d’attuazione di cui alla figura 1. The stabilization unit 27 of the embodiments of figures 2 and 3 has a structure, operation and advantages (in this case with respect to the apparatuses and devices described in the patent application PCTEP2006003107) similar to those described with reference to the form of € ™ implementation as per figure 1.
Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, viene fornito un metodo per l’applicazione di un materiale determinato sul supporto 4, il metodo comprende una fase di emissione, durante la quale il dispositivo 2 come sopra definito dirige un flusso di elettroni contro il bersaglio 3 presentante il materiale determinato in modo da asportare almeno parte del materiale determinato dal bersaglio 3 e dirigerlo verso il supporto 4. In particolare, il metodo prevede di utilizzare un apparato 1 come sopra definito. According to a further aspect of the present invention, a method is provided for the application of a determined material on the support 4, the method comprises an emission phase, during which the device 2 as defined above directs a flow of electrons against the target 3 presenting the determined material so as to remove at least part of the determined material from the target 3 and direct it towards the support 4. In particular, the method provides for using an apparatus 1 as defined above.
A meno che non sia esplicitamente indicato il contrario, il contenuto dei riferimenti (articoli, libri, domande di brevetto ecc.) citati in questo testo à ̈ qui integralmente richiamato. In particolare i menzionati riferimenti sono qui incorporati per riferimento. Unless the contrary is explicitly indicated, the content of the references (articles, books, patent applications, etc.) cited in this text is referred to here in full. In particular, the aforementioned references are incorporated herein by reference.
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