RU2151438C1

RU2151438C1 - Ribbon-beam ion plasma source (design versions)

Info

Publication number: RU2151438C1
Application number: RU99120227/28A
Authority: RU
Inventors: Г.Э. Бугров; С.Г. Кондранин; Е.А. Кралькина; В.Б. Павлов
Original assignee: Бугров Глеб Эльмирович; Кондранин Сергей Геннадьевич; Кралькина Елена Александровна; Павлов Владимир Борисович
Priority date: 1999-09-23
Filing date: 1999-09-23
Publication date: 2000-06-20
Also published as: WO2001022465A1; KR20020004934A; WO2001022465A8; AU4441900A

Abstract

FIELD: plasma engineering. SUBSTANCE: plasma source used for generating ribbon-beam ions for various processes including coating and ion implantation processes has ionization chamber with rectangular emitting aperture, working medium supply unit, high-frequency energy input unit, and electrostatic ion extraction system. Magnetic system of ion source functions to build up magnetic field inside ionization chamber whose flux density reduces from chamber walls towards its longitudinal symmetry axis and towards emitting aperture. Ion source of first design version has its high-frequency energy input unit built up of two sections arranged on opposite sides of ionization chamber. Each section is formed by long current conductors placed in parallel on side insulating walls of chamber along emission aperture. Ion source of second design version has its high-frequency energy input unit built up of at least two sections each one being formed by current conductors placed in parallel on side walls of chamber and crosswise of longitudinal symmetry axis of emission aperture. Conductor leads are series-connected in each section through make contact members to form series power circuit. Ion source provides for producing long ribbon beam of ions of inert and chemically active substances with high degree of uniformity of current density through beam sectional area. EFFECT: improved reliability, service life, and power efficiency; reduced gas requirement. 14 cl, 5 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к плазменной технике, а более конкретно - к газоразрядным средствам, предназначенным для генерации ионных ленточных пучков. Изобретение может использоваться в технологических процессах с использованием ионных пучков для нанесения покрытий, ионного ассистирования, ионной имплантации и изменения свойств материалов. The present invention relates to a plasma technique, and more particularly to gas discharge means for generating ion tape bundles. The invention can be used in technological processes using ion beams for coating, ion assisting, ion implantation and changing the properties of materials.

Предшествующий уровень техники
В настоящее время известны различные типы источников ионов, предназначенных для генерации ионных ленточных пучков.State of the art
Currently, various types of ion sources are known for generating ion ribbon beams.

В известном источнике ионов согласно патенту GB 2070853A (H 01 J 37/08, 1981 г.), содержащем ионизационную (разрядную) камеру с эмиссионным отверстием в форме прямоугольника, магнитную систему и ионно-оптическую систему (электростатическую) с извлекающим (ускоряющим) электродом. Для ионизации рабочего газа в таком источнике ионов используются два стержневых термоэмиссионных электрода прямого накала, установленных параллельно друг другу напротив эмиссионного отверстия. Применение двух термоэмиссионных электродов позволяет снизить их рабочую температуру и за счет этого повысить надежность работы и увеличить ресурс источника ионов. In a known ion source according to patent GB 2070853A (H 01 J 37/08, 1981), comprising an ionization (discharge) chamber with a rectangular emission hole, a magnetic system and an ion-optical system (electrostatic) with an extraction (accelerating) electrode . For ionization of the working gas in such an ion source, two rod thermal emission electrodes of direct heat are used, mounted parallel to each other opposite the emission hole. The use of two thermionic electrodes makes it possible to reduce their working temperature and thereby increase the reliability of operation and increase the resource of the ion source.

Известен также источник ионов с ленточным пучком, описанный в патенте US 5089747A (H 01 J 27/02, 1992 г.), в котором термоэмиссионный электрод прямого накала размещен в отдельной ионизационной камере, заполняемой инертным газом. Такая камера используется в качестве источника электронов для ионизации рабочего газа. Основная ионизационная камера, заполняемая рабочим химически активным газом, соединена с камерой источника ионов через отверстие малого сечения и дополнительный перфорированный электрод. Известный источник ионов имеет достаточно сложную конструкцию и систему электропитания для того, чтобы отделить область с химически активным газом от зоны размещения горячего термоэмиссионного катода. A ribbon-beam ion source is also known, as described in US Pat. No. 5,089,747A (H 01 J 27/02, 1992), in which a direct-heating thermal emission electrode is placed in a separate ionization chamber filled with an inert gas. Such a chamber is used as an electron source for ionizing the working gas. The main ionization chamber, filled with a working chemically active gas, is connected to the ion source chamber through a small section hole and an additional perforated electrode. The known ion source has a rather complicated design and power supply system in order to separate the region with the reactive gas from the zone of placement of the hot thermionic cathode.

К числу аналогов заявленного изобретения относится также источник ионов с ленточным пучком, описанный в патенте US 4883969A (H 01 J 27/00, 1989 г.), который содержит ионизационную камеру, заполняемую химически активным рабочим газом, с эмиссионным отверстием в форме прямоугольника, магнитную систему, создающую в камере продольное магнитное поле, стержневой термоэмиссионный катод прямого накала, установленный в камере напротив эмиссионного отверстия, и ионно-оптическую (электростатическую) систему с ускоряющим электродом. Для увеличения срока службы термоэмиссионного катода, работающего в среде активных газов, в такой конструкции предусматривается контролируемая подача в ионизационную камеру паров эмиссионно-активных веществ. При осаждении паров этих веществ на катод возмещается потеря эмиссионно активного вещества в результате ионного распыления. Analogues of the claimed invention also include a ribbon-beam ion source described in US Pat. No. 4,883,969A (H 01 J 27/00, 1989), which comprises an ionization chamber filled with a chemically active working gas, with an emission hole in the shape of a rectangle, magnetic a system that creates a longitudinal magnetic field in the chamber, a direct-heating rod thermionic cathode installed in the chamber opposite the emission hole, and an ion-optical (electrostatic) system with an accelerating electrode. To increase the service life of a thermionic cathode operating in an active gas environment, this design provides for the controlled supply of emissive-active substance vapors into the ionization chamber. Upon vapor deposition of these substances on the cathode, the loss of the emission-active substance due to ion sputtering is compensated.

Однако указанные источники ионов не могут длительно и надежно работать при использовании в качестве рабочего вещества химически активных газов, поскольку они содержат в полости ионизационной камеры термоэмиссионный элемент, нагреваемый до высоких температур. Кроме того, такие источники ионов не позволяют генерировать достаточно широкие ленточные пучки с заданной равномерностью плотности тока, так как она ограничивается расположением термоэмиссионного катода относительно кромок эмиссионного отверстия. However, these ion sources cannot operate for a long time and reliably when using chemically active gases as a working substance, since they contain a thermionic element in the cavity of the ionization chamber heated to high temperatures. In addition, such ion sources do not allow generating sufficiently wide ribbon beams with a given uniformity of current density, since it is limited by the location of the thermionic cathode relative to the edges of the emission hole.

Для создания ионного ленточного пучка может использоваться СВЧ-генератор (магнетрон), который соединяется через систему волноводов и замедляющую систему с ионизационной камерой, выполненной из диэлектрического материала (см. например патент US 4316090 A, H 01 J 27/00, 1982 г.). В ионизационной камере такого типа источников ионов с помощью внешней магнитной системы создается магнитное поле, параметры которого выбираются такими, чтобы обеспечить резонансное поглощение в полости камеры СВЧ-излучения. За счет отсутствия в ионизационной камере СВЧ-источника накального элемента появляется возможность широко применять в качестве рабочего вещества химически активные газы. Однако источники ионов данного типа имеют достаточно сложную и дорогостоящую конструкцию, в состав которой должен входить магнетрон, и обладают малой эффективностью использования потребляемой электроэнергии. To create an ionic ribbon beam, a microwave generator (magnetron) can be used, which is connected through a waveguide system and a slowdown system to an ionization chamber made of dielectric material (see, for example, US Pat. No. 4,316,090 A, H 01 J 27/00, 1982). . A magnetic field is created in an ionization chamber of this type of ion sources using an external magnetic system, the parameters of which are selected so as to provide resonant absorption in the chamber of the microwave radiation. Due to the absence in the ionization chamber of a microwave source of an incandescent element, it becomes possible to widely use chemically active gases as a working substance. However, sources of ions of this type have a rather complex and expensive design, which should include a magnetron, and have low efficiency in the use of consumed electricity.

Наиболее близким аналогом патентуемого изобретения является плазменный источник ионов с ленточным пучком большой протяженности, описанный в патенте US 4859908 (H 01 J 27/02, 1989 г.). Известный источник ионов содержит ионизационную камеру с эмиссионным отверстием прямоугольной формы, узел подачи в камеру рабочего вещества, магнитную систему, создающую в полости камеры стационарное неоднородное магнитное поле, узел ввода в полость камеры высокочастотной энергии и электростатическую систему извлечения ионов. The closest analogue of the patented invention is a plasma ion source with a long ribbon beam, described in patent US 4859908 (H 01 J 27/02, 1989). A well-known ion source contains an ionization chamber with a rectangular emission hole, a site for supplying a working substance to the chamber, a magnetic system that creates a stationary inhomogeneous magnetic field in the chamber cavity, a site for introducing high-frequency energy into the chamber cavity, and an electrostatic ion extraction system.

ВЧ-электроды узла ввода в камеру высокочастотной энергии в источнике ионов известной конструкции размещены на стенках камеры, выполненных из диэлектрического материала. Один из электродов генератора подключается к ВЧ-генератору, возбуждающего колебания с частотой 13,56 МГц, а второй заземляется. Давление рабочего газа в ионизационной камере поддерживается в диапазоне 10^-3 - 10^-4 Торр. Величина магнитной индукции в ионизационной камере выбирается в диапазоне от 10 до 200 Гс (во всяком случае менее 500 Гс). При указанных параметрах обеспечивается замагничивание электронов и достаточно эффективный ввод ВЧ-энергии в ионизационную камеру, в результате чего осуществляется генерация стабильной и пространственно однородной плазмы.The high-frequency electrodes of the input site of the high-frequency energy into the chamber in an ion source of known design are placed on the walls of the chamber made of dielectric material. One of the electrodes of the generator is connected to the RF generator, exciting oscillations with a frequency of 13.56 MHz, and the second is grounded. The pressure of the working gas in the ionization chamber is maintained in the range of 10 ^-3 - 10 ^-4 Torr. The magnitude of the magnetic induction in the ionization chamber is selected in the range from 10 to 200 G (in any case, less than 500 G). With these parameters, magnetization of electrons and a sufficiently effective input of RF energy into the ionization chamber are ensured, as a result of which a stable and spatially uniform plasma is generated.

Однако данная конструкция источника ионов не позволяет достичь необходимой однородности генерируемой плазмы и, соответственно, однородности плотности тока в создаваемом ленточном ионном пучке при увеличении продольного размера эмиссионного отверстия до 300 мм и более. В этом случае продольный размер ионизационной камеры должен быть еще больше, при этом во всем объеме камеры должна генерироваться однородная плазма. Выполнение этих условий не может быть обеспечено при соблюдении оптимальных параметров с точки зрения обеспечения эффективного ввода ВЧ-энергии в разрядный объем. Нарушение оптимальных условий ввода ВЧ-энергии в источнике ионов известной конструкции очевидным образом приведет к снижению надежности и ресурса устройства, а также к снижению энергетической эффективности и газовой экономичности. However, this design of the ion source does not allow achieving the necessary uniformity of the generated plasma and, accordingly, the uniformity of the current density in the created ribbon ion beam with an increase in the longitudinal size of the emission hole to 300 mm or more. In this case, the longitudinal size of the ionization chamber should be even larger, while a uniform plasma should be generated in the entire chamber volume. The fulfillment of these conditions cannot be ensured if the optimal parameters are observed from the point of view of ensuring the effective input of RF energy into the discharge volume. Violation of the optimal conditions for the input of RF energy in the ion source of a known design will obviously lead to a decrease in the reliability and resource of the device, as well as to a decrease in energy efficiency and gas efficiency.

Сущность изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача, связанная с созданием плазменного источника ионов с ленточным пучком, обладающего достаточной надежностью, высоким ресурсом, энергетической эффективностью и газовой экономичностью, и, кроме того, позволяющего получить протяженный ленточный пучок ионов инертных и химически активных веществ с высокой степенью однородности плотности тока по сечению пучка.SUMMARY OF THE INVENTION
The basis of the present invention is the task associated with the creation of a plasma ion source with a tape beam, which has sufficient reliability, high resource, energy efficiency and gas efficiency, and, in addition, allows to obtain an extended tape beam of ions of inert and chemically active substances with a high degree of uniformity current density over the beam cross section.

Перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что в плазменном источнике ионов с ленточным пучком, в состав которого входит ионизационная камера с эмиссионным отверстием прямоугольной формы, узел подачи в камеру рабочего вещества, магнитная система, создающая в полости камеры стационарное магнитное поле, узел ввода в полость камеры высокочастотной энергии, элементы которого размещены на стенках камеры, выполненных из диэлектрического материала, и электростатическая система извлечения ионов, согласно настоящему изобретению магнитная система обеспечивает создание внутри ионизационной камеры магнитного поля, величина индукции которого спадает от стенок камеры к ее продольной оси симметрии и в направлении к эмиссионному отверстию, причем обеспечивается однородность магнитного поля вдоль продольной оси симметрии ионизационной камеры на протяжении эмиссионного отверстия. Кроме того, для достижения технического результата узел ввода высокочастотной энергии выполняется в виде двух секций, размещенных на противоположных стенках ионизационной камеры и выполненных с возможностью последовательного или параллельного подключения к высокочастотному генератору, причем каждая секция узла ввода энергии образована последовательно соединенными проводниками тока, параллельно расположенными на боковых стенках камеры вдоль ее эмиссионного отверстия. Концы проводников в каждой секции последовательно соединены замыкающими проводящими элементами с образованием последовательной электрической цепи. These technical results are achieved due to the fact that in a plasma ion source with a ribbon beam, which includes an ionization chamber with a rectangular emission hole, a supply unit for the working medium into the chamber, a magnetic system that creates a stationary magnetic field in the chamber cavity, an input site cavity of the high-frequency energy chamber, the elements of which are placed on the walls of the chamber made of a dielectric material, and an electrostatic ion extraction system according to the present invention eteniyu magnet system provides a magnetic field within the ionization chamber, the magnitude of which decreases from the induction chamber walls to its longitudinal symmetry axis and in the direction of the emission port, and provides a uniform magnetic field along the longitudinal axis of symmetry of the ionization chamber through the emission holes. In addition, to achieve a technical result, the high-frequency energy input unit is made in the form of two sections located on opposite walls of the ionization chamber and configured to be connected in series or parallel to the high-frequency generator, each section of the energy input unit being formed by series-connected current conductors parallel to the side walls of the chamber along its emission hole. The ends of the conductors in each section are connected in series with the closing conductive elements to form a series electrical circuit.

В другом варианте патентуемого изобретения перечисленные технические результаты достигаются за счет того, что в плазменном источнике ионов с ленточным пучком, включающим в свой состав ионизационную камеру с эмиссионным отверстием прямоугольной формы, узел подачи в камеру рабочего вещества, магнитную систему, создающую в полости камеры стационарное магнитное поле, узел ввода в полость камеры высокочастотной энергии, элементы которого размещены на стенках камеры, выполненных из диэлектрического материала, и электростатическую систему извлечения ионов, согласно настоящему изобретению, магнитная система также обеспечивает создание внутри ионизационной камеры магнитного поля, величина индукции которого спадает от стенок камеры к ее продольной оси симметрии и в направлении к эмиссионному отверстию, причем обеспечивается однородность магнитного поля вдоль продольной оси симметрии ионизационной камеры на протяжении эмиссионного отверстия. Узел ввода высокочастотной энергии во втором варианте выполнения источника ионов выполняется в виде по меньшей мере двух секций, каждая из которых образована проводниками тока, параллельно расположенными на боковых стенках камеры поперек продольной оси симметрии эмиссионного отверстия. Концы проводников в каждой секции последовательно соединяются замыкающими проводящими элементами с образованием последовательной электрической цепи. При этом секции выполняются с возможностью последовательного или параллельного подключения к высокочастотному генератору и размещены на стенках камеры вдоль оси симметрии эмиссионного отверстия. In another embodiment of the patented invention, the listed technical results are achieved due to the fact that in the plasma ion source with a ribbon beam, which includes an ionization chamber with a rectangular emission hole, a supply unit for the working medium in the chamber, a magnetic system that creates a stationary magnetic field, site of input into the cavity of the chamber of high-frequency energy, the elements of which are placed on the walls of the chamber made of dielectric material, and an electrostatic system ion extraction, according to the present invention, the magnetic system also creates a magnetic field inside the ionization chamber, the magnitude of the induction of which decreases from the walls of the chamber to its longitudinal axis of symmetry and towards the emission hole, and uniformity of the magnetic field along the longitudinal axis of symmetry of the ionization chamber is ensured over emission holes. The input node of the high-frequency energy in the second embodiment of the ion source is made in the form of at least two sections, each of which is formed by current conductors parallel to each other located on the side walls of the chamber across the longitudinal axis of symmetry of the emission hole. The ends of the conductors in each section are sequentially connected by closing conductive elements with the formation of a sequential electrical circuit. In this case, the sections are made with the possibility of series or parallel connection to a high-frequency generator and are placed on the walls of the chamber along the axis of symmetry of the emission hole.

Как в первом, так и во втором варианте исполнения конструкции источника ионов возможны следующие частные случаи выполнения. Both in the first and in the second embodiment of the ion source design, the following particular cases are possible.

Предпочтительно выполнение конструкции источника ионов, в которой магнитная система образована по меньшей мере одним магнитопроводом и постоянными магнитами, установленными у стенок камеры. It is preferable to carry out the construction of an ion source in which the magnetic system is formed by at least one magnetic circuit and permanent magnets mounted at the walls of the chamber.

Ионизационная камера может быть выполнена в форме прямоугольного параллелепипеда. The ionization chamber can be made in the form of a rectangular parallelepiped.

Возможно также выполнение боковых стенок камеры в форме цилиндрической поверхности, ось симметрии которой параллельна продольной оси симметрии ионизационной камеры. It is also possible to make the side walls of the chamber in the form of a cylindrical surface, the axis of symmetry of which is parallel to the longitudinal axis of symmetry of the ionization chamber.

Электроды электростатической системы извлечения ионов могут быть выполнены вогнутой либо выпуклой формы для выбора определенной площади поперечного сечения ленточного пучка и управления его однородностью. The electrodes of the electrostatic ion extraction system can be concave or convex in order to select a specific cross-sectional area of the ribbon beam and to control its uniformity.

Желательно, для равномерного распределения ионизируемого рабочего вещества в объеме камеры, чтобы узел подачи в камеру рабочего вещества был установлен на стенке, расположенной напротив эмиссионного отверстия. It is desirable, for a uniform distribution of the ionizable working substance in the chamber volume, so that the supply unit for the working substance chamber is mounted on a wall opposite the emission hole.

В предпочтительном исполнении конструкции источника ионов ионизационная камера закрепляется на установочном фланце, в котором выполняются вакуумные разъемы электрических вводов. Такое конструктивное исполнение позволяет обеспечить компактность источника ионов и упростить его эксплуатацию. In a preferred embodiment of the ion source design, the ionization chamber is mounted on a mounting flange in which the vacuum connectors of the electrical inputs are made. This design allows for the compactness of the ion source and simplify its operation.

Краткое описание чертежей
Далее изобретение поясняется описанием конкретного примера его выполнения и прилагаемыми чертежами.Brief Description of the Drawings
The invention is further illustrated by the description of a specific example of its implementation and the accompanying drawings.

На фиг. 1 изображена схема выполнения узла ввода высокочастотной энергии согласно первому варианту патентуемого источника ионов. In FIG. 1 shows a block diagram of a high-frequency energy input assembly according to a first embodiment of a patented ion source.

На фиг. 2 изображена схема выполнения узла ввода энергии согласно второму варианту патентуемого источника ионов. In FIG. 2 shows a design of an energy input unit according to a second embodiment of a patented ion source.

На фиг. 3 схематично изображен вид сбоку на плазменный источник ионов, выполненный согласно настоящему изобретению, с частичным продольным разрезом. In FIG. 3 is a schematic side view of a plasma ion source made according to the present invention, with a partial longitudinal section.

На фиг. 4 изображен вид на источник ионов со стороны электростатической системы извлечения ионов (вид снизу). In FIG. 4 shows a view of the ion source from the side of the electrostatic ion extraction system (bottom view).

На фиг. 5 изображен поперечный разрез плазменного источника ионов в увеличенном масштабе. In FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a plasma ion source.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Патентуемый источник ионов с ленточным пучком может использоваться в различном исполнении конструкции в составе технологических установок, например в составе плазмохимических реакторов и ионно-лучевых установок, а также в качестве элемента конструкции электрических ракетных двигателей.Information confirming the possibility of carrying out the invention
The patented ribbon-beam ion source can be used in various designs as a part of technological installations, for example, as part of plasma-chemical reactors and ion-beam installations, as well as as a structural element of electric rocket engines.

Ниже представлено описание преимущественных примеров реализации двух вариантов исполнения источника ионов с ленточным пучком, предназначенного для использования в составе ионно-лучевой технологической установки. Below is a description of the preferred examples of the implementation of two versions of the ion source with a tape beam, intended for use as part of an ion-beam technological installation.

В первом варианте исполнения (см. фиг. 1) плазменный источник ионов содержит ионизационную камеру 1, выполненную из диэлектрика, например кварцевого стекла, в форме прямоугольного параллелепипеда (в других конструкциях плазменного источника ионов боковые стенки камеры 1 могут быть выполнены в форме цилиндрической поверхности). На стенках ионизационной камеры 1 установлены элементы узла ввода в полость камеры высокочастотной энергии (ВЧ-энергии), представляющего собой ВЧ-антенну. In the first embodiment (see Fig. 1), the plasma ion source contains an ionization chamber 1 made of a dielectric, for example quartz glass, in the form of a rectangular parallelepiped (in other designs of the plasma ion source, the side walls of the chamber 1 can be made in the form of a cylindrical surface) . On the walls of the ionization chamber 1 there are installed elements of the input node into the cavity of the chamber of high-frequency energy (RF energy), which is an RF antenna.

Узел ввода ВЧ-энергии образован протяженными проводниками тока 2, параллельно расположенными на боковых стенках камеры 1 вдоль эмиссионного отверстия (см. фиг. 1, на фиг. 3 узел ввода ВЧ-энергии для упрощения изображения не показан). Концы проводников 2 последовательно соединены замыкающими проводящими элементами 3 с образованием последовательной электрической цепи, подключенной через систему согласования 4 с высокочастотным генератором 5 (ВЧ-генератором). Узел ввода ВЧ-энергии преимущественно выполняется, как это изображено на фиг. 1, в виде двух секций, размещенных на противоположных боковых стенках ионизационно камеры 1 и последовательно соединенных с ВЧ-генератором 5 через систему согласования 4 (в других примерах реализации секции узла ввода ВЧ-энергии могут быть параллельно подключены к ВЧ-генератору). Для обеспечения эффективного ввода ВЧ-энергии в ионизационную камеру 1 стенки камеры выполняются из диэлектрического материала за исключением части стенки, в которой образовано эмиссионное отверстие прямоугольной формы. При этом следует иметь ввиду, что из диэлектрического материала можно выполнить только часть стенок камеры 1 в области размещения узла ввода ВЧ-энергии (для эффективного ввода в камеру ВЧ-энергии). The RF energy input assembly is formed by extended current conductors 2 parallel to each other located on the side walls of the chamber 1 along the emission hole (see Fig. 1, in Fig. 3, the RF energy input assembly is not shown to simplify the image). The ends of the conductors 2 are connected in series by the closing conductive elements 3 with the formation of a serial electric circuit connected through a matching system 4 with a high-frequency generator 5 (high-frequency generator). The RF energy input unit is advantageously performed as shown in FIG. 1, in the form of two sections located on opposite side walls of the ionization chamber 1 and connected in series with the RF generator 5 through the matching system 4 (in other examples of implementation, the sections of the RF energy input unit can be connected in parallel to the RF generator). To ensure efficient input of RF energy into the ionization chamber 1, the walls of the chamber are made of dielectric material with the exception of the part of the wall in which a rectangular emission hole is formed. It should be borne in mind that only part of the walls of the chamber 1 can be made of dielectric material in the area of placement of the RF energy input unit (for efficient input of RF energy into the chamber).

Электростатическая система 6 извлечения ионов, входящая в состав плазменного источника ионов, установлена на прямоугольном эмиссионном отверстии ионизационной камеры 1 и состоит (см. фиг. 5) из последовательно установленных эмиссионного электрода 7, ускоряющего электрода 8 и выходного заземленного электрода 9. Отверстия в электродах, образующие в целом эмиссионное отверстие плазменного источника ионов с ленточным пучком, могут иметь различную форму. На фиг. 4 показана щелевая форма отверстий электродов, при этом щелевые отверстия ориентированы перпендикулярно продольной оси симметрии ионизационной камеры 1, хотя возможно выполнение отверстий и круговой формы. The electrostatic ion extraction system 6, which is part of the plasma ion source, is mounted on the rectangular emission hole of the ionization chamber 1 and consists (see Fig. 5) of sequentially mounted emission electrode 7, accelerating electrode 8 and output grounded electrode 9. Holes in the electrodes, forming the entire emission hole of the plasma ion source with a ribbon beam, can have a different shape. In FIG. 4 shows the slotted shape of the holes of the electrodes, while the slotted holes are oriented perpendicular to the longitudinal axis of symmetry of the ionization chamber 1, although it is possible to make holes and a circular shape.

Для выбора определенной площади поперечного сечения ленточного пучка и его однородности электроды электростатической системы 6 могут иметь различную пространственную форму: выпуклую или вогнутую. При выпуклой форме электродов 7, 8 и 9 увеличивается сечение ленточного пучка и соответственно появляется возможность обработки поверхностей больших размеров. При вогнутой форме электродов 7, 8 и 9 площадь поперечного сечения ленточного пучка уменьшается, однако увеличивается его интенсивность (плотность ионного тока). Данное исполнение ионного источника может использоваться, например, при продольном расположении ионного источника относительно узкой обрабатываемой ленты, перемещаемой с достаточно большой скоростью относительно эмиссионного отверстия. To select a specific cross-sectional area of the ribbon beam and its uniformity, the electrodes of the electrostatic system 6 can have a different spatial shape: convex or concave. With the convex shape of the electrodes 7, 8 and 9, the cross section of the ribbon beam increases and, accordingly, it becomes possible to process large surfaces. When the electrodes 7, 8 and 9 are concave in shape, the cross-sectional area of the ribbon beam decreases, but its intensity (ion current density) increases. This embodiment of the ion source can be used, for example, with a longitudinal arrangement of the ion source relative to a narrow processed tape moving at a sufficiently high speed relative to the emission hole.

Магнитная система плазменного источника ионов состоит из сборок постоянных магнитов 10, размещенных вдоль боковых стенок ионизационной камеры 1 на крепежных элементах, с помощью которых они крепятся к магнитопроводящим установочным фланцам 11 и 12, служащим магнитопроводами (см. фиг. 5). Такое выполнение магнитной системы позволяет создать внутри ионизационной камеры 1 магнитное поле, величина индукции которого спадает в направлении от стенок камеры к ее продольной оси симметрии и в направлении к эмиссионному отверстию. Кроме того, магнитная система обеспечивает однородность магнитного поля вдоль продольной оси симметрии ионизационной камеры 1 на протяжении ее эмиссионного отверстия. The magnetic system of the plasma ion source consists of assemblies of permanent magnets 10 located along the side walls of the ionization chamber 1 on the fasteners, with the help of which they are attached to the magnetic conductive mounting flanges 11 and 12, which serve as magnetic circuits (see Fig. 5). This embodiment of the magnetic system allows you to create a magnetic field inside the ionization chamber 1, the magnitude of the induction of which decreases in the direction from the walls of the chamber to its longitudinal axis of symmetry and in the direction of the emission hole. In addition, the magnetic system ensures uniformity of the magnetic field along the longitudinal axis of symmetry of the ionization chamber 1 along its emission hole.

Для равномерного распределения магнитного поля в полости ионизационной камеры 1 могут использоваться дополнительные сборки постоянных магнитов и/или дополнительные магнитопроводы, которые симметрично устанавливают у торцевых стенок камеры (на чертеже не показаны). Такое выполнение магнитной системы позволяет создать магнитное поле, спадающее в направлении от стенок ионизационной камеры 1, для повышения однородности извлекаемого ленточного пучка ионов. При этом обеспечивается требуемая однородность магнитного поля вдоль продольной оси симметрии ионизационной камеры 1 на протяжении ее эмиссионного отверстия. В этом случае осуществляется магнитная изоляция торцевых стенок камеры 1 и за счет этого повышается эффективность использования ВЧ-энергии для ионизации рабочего газа и повышается концентрация заряженных частиц в разрядном объеме вдоль эмиссионного отверстия. Необходимо отметить, что в качестве источников магнитного поля могут использоваться также и электромагнитные катушки намагничивания. To evenly distribute the magnetic field in the cavity of the ionization chamber 1, additional assemblies of permanent magnets and / or additional magnetic circuits that are installed symmetrically at the end walls of the chamber (not shown) can be used. This embodiment of the magnetic system allows you to create a magnetic field that decreases in the direction from the walls of the ionization chamber 1, to increase the uniformity of the extracted ribbon ion beam. This ensures the required uniformity of the magnetic field along the longitudinal axis of symmetry of the ionization chamber 1 along its emission hole. In this case, magnetic isolation of the end walls of the chamber 1 is carried out, and due to this, the efficiency of using RF energy for ionizing the working gas is increased and the concentration of charged particles in the discharge volume along the emission hole is increased. It should be noted that electromagnetic coils of magnetization can also be used as sources of a magnetic field.

Узел подачи в ионизационную камеру 1 рабочего вещества устанавливается и на стенке камеры, расположенной напротив эмиссионного отверстия. Узел содержит газораспределитель 13, размещенный в полости камеры вдоль протяженного эмиссионного отверстия (см. фиг. 3 и 5). Газораспределитель 13 сообщен через газоввод 14 с системой подачи рабочего вещества. The feed unit into the ionization chamber 1 of the working substance is also installed on the wall of the chamber located opposite the emission hole. The assembly comprises a gas distributor 13 located in the chamber cavity along an extended emission hole (see Figs. 3 and 5). The gas distributor 13 is communicated through the gas inlet 14 with the supply system of the working substance.

Ионизационная камера 1 закрепляется с помощью крепежных элементов 15 на магнитопроводящем установочном фланце 12, в котором выполнены вакуумные разъемы электрических вводов (на чертеже не показаны). Эти разъемы предназначены для электропитания электродов 7, 8 и 9. The ionization chamber 1 is fixed with fasteners 15 on a magnetically conductive mounting flange 12, in which the vacuum connectors of the electrical inputs (not shown) are made. These connectors are designed to power the electrodes 7, 8, and 9.

Во втором варианте исполнения (см. фиг. 2) плазменный источник ионов содержит узел ввода ВЧ-энергии, состоящий по меньшей мере из двух секций, каждая из которых образована проводниками тока 2, параллельно расположенными на боковых стенках камеры 1 поперек продольной оси симметрии эмиссионного отверстия. Концы проводников 2 в каждой секции последовательно соединены замыкающими проводящими элементами 3 с образованием последовательной электрической цепи, подключенной через систему согласования 4 к ВЧ-генератору 5. Секции узла ввода ВЧ-энергии размещены на стенках камеры 1 вдоль продольной оси симметрии эмиссионного отверстия. На фиг. 2 изображено параллельное подключение двух секций, каждая из которых состоит из последовательно соединенных проводников 2 и замыкающих элементов 3, к ВЧ-генератору 5 через систему согласования 4. Возможно и другое выполнение узла ввода ВЧ-энергии, когда секции подключаются последовательно к ВЧ-генератору 5. In the second embodiment (see FIG. 2), the plasma ion source comprises an RF energy input unit consisting of at least two sections, each of which is formed by current conductors 2 parallel to each other located on the side walls of the chamber 1 across the longitudinal axis of symmetry of the emission hole . The ends of the conductors 2 in each section are connected in series by the closing conductive elements 3 to form a serial electric circuit connected through a matching system 4 to the RF generator 5. The sections of the RF input site are located on the walls of the chamber 1 along the longitudinal axis of symmetry of the emission hole. In FIG. 2 shows the parallel connection of two sections, each of which consists of series-connected conductors 2 and closing elements 3, to the RF generator 5 through the matching system 4. Another embodiment of the RF energy input unit is possible, when the sections are connected in series to the RF generator 5 .

В остальном плазменный источник ионов во втором варианте исполнения включает те же составные элементы и узлы, что и плазменный источник ионов в первом варианте исполнения (см. фиг. 3, 4 и 5). Otherwise, the plasma ion source in the second embodiment includes the same constituent elements and nodes as the plasma ion source in the first embodiment (see Figs. 3, 4, and 5).

Работа плазменного источника ионов как в первом, так и во втором вариантах исполнения, согласно описанным выше преимущественным примерам их реализации, осуществляется следующим образом. The operation of the plasma ion source in both the first and second embodiments, according to the above described advantageous examples of their implementation, is carried out as follows.

Рабочее вещество, в качестве которого используется газ аргон, подается в ионизационную камеру 1 через газоввод 14 (конструкция плазменного источника ионов позволяет использовать наряду с инертными газами и химически активные вещества). В камере 1 с помощью сборок постоянных магнитов 10 создается стационарное неоднородное магнитное поле, величина индукции которого спадает от стенок камеры 1 к ее продольной оси симметрии и в направлении к эмиссионному отверстию, в котором установлены электроды 7, 8 и 9 электростатической системы извлечения ионов. Заданное распределение магнитного поля в камере 1 можно обеспечить и с помощью других, известных специалистам в данной области техники, средств. The working substance, which uses argon gas, is fed into the ionization chamber 1 through the gas inlet 14 (the design of the plasma ion source allows the use of chemically active substances along with inert gases). A permanent non-uniform magnetic field is created in the chamber 1 using the assemblies of permanent magnets 10, the magnitude of the induction of which decreases from the walls of the chamber 1 to its longitudinal axis of symmetry and towards the emission hole, in which the electrodes 7, 8 and 9 of the electrostatic ion extraction system are installed. A predetermined distribution of the magnetic field in the chamber 1 can also be achieved using other means known to those skilled in the art.

После подачи аргона в камеру 1 включается ВЧ-генератор 5 и энергия с помощью подключенного к нему через систему согласования 4 узла ввода ВЧ-энергии подводится в разрядный объем. Узел ввода ВЧ-энергии описанной конструкции позволяет осуществить возбуждение в полости камеры 1 электрической компоненты высокочастотного поля. After the argon is fed into the chamber 1, the RF generator 5 is turned on and the energy is supplied to the discharge volume by means of the RF energy input unit connected to it through the matching system 4. The input site of the RF energy of the described design allows the excitation in the cavity of the chamber 1 of the electrical component of the high-frequency field.

Эффективный ввод ВЧ-энергии производится с помощью двух секций узла, образованных проводниками 2, расположенными на боковых стенках камеры 1. Концы проводников 2 последовательно соединены замыкающими проводящими элементами 3. Образованный последовательный контур (последовательная электрическая цепь) каждой секции охватывает боковые стенки протяженной ионизационной камеры 1 в области действия магнитного поля заданной конфигурации. Создаваемое с помощью магнитной системы поле создает магнитную изоляцию всех стенок камеры 1, за исключением стенки, в которой выполнено эмиссионное отверстие. Наилучший результат достигается, когда секции узла ввода ВЧ-энергии обладают одинаковым импедансом и равной плотностью распределения проводников по поверхности стенок камеры 1. Effective input of RF energy is carried out using two sections of the assembly formed by conductors 2 located on the side walls of the chamber 1. The ends of the conductors 2 are connected in series by closing conductive elements 3. A formed series circuit (serial electric circuit) of each section covers the side walls of an extended ionization chamber 1 in the field of action of a magnetic field of a given configuration. The field created using the magnetic system creates a magnetic insulation of all the walls of the chamber 1, with the exception of the wall in which the emission hole is made. The best result is achieved when the sections of the input site of the RF energy have the same impedance and equal distribution density of the conductors on the surface of the walls of the chamber 1.

В первом варианте исполнения (см. фиг. 1) источника ионов проводники 2, образующие секции узла ввода ВЧ-энергии параллельно размещены на боковых стенках камеры 1 вдоль продольной оси симметрии эмиссионного отверстия. Во втором варианте исполнения (см. фиг. 2) проводники 2 параллельно расположены на боковых стенках камеры 1 поперек продольной оси симметрии эмиссионного отверстия. In the first embodiment (see Fig. 1), the ion source has conductors 2 forming sections of the RF energy input unit in parallel located on the side walls of the chamber 1 along the longitudinal axis of symmetry of the emission hole. In the second embodiment (see Fig. 2), the conductors 2 are parallel located on the side walls of the chamber 1 across the longitudinal axis of symmetry of the emission hole.

Оба варианта исполнения узла ввода ВЧ-энергии позволяют осуществить эффективный ввод ВЧ-энергии в разрядный объем вдоль всей длины протяженной камеры 1 и, соответственно, вдоль протяженного эмиссионного отверстия. Под воздействием электрической компоненты ВЧ-поля в разрядном объеме камеры 1 зажигается высокочастотный разряд и образуется плазма. При этом ионизация рабочего вещества происходит во всем объеме камеры 1, т.е. вдоль всей длины ее протяженного эмиссионного отверстия. Это достигается за счет выполнения узла ввода ВЧ-энергии согласно описанным выше вариантам конструкции и использования магнитной системы, позволяющей создать в полости камеры 1 магнитное поле заданной конфигурации. Указанный эффект предопределяет возможность генерации ленточного пучка ионов с требуемой однородностью плотности тока. Both versions of the RF energy input assembly allow efficient input of RF energy into the discharge volume along the entire length of the extended chamber 1 and, accordingly, along the extended emission hole. Under the influence of the electric component of the RF field in the discharge volume of the chamber 1, a high-frequency discharge is ignited and a plasma is formed. In this case, the ionization of the working substance occurs in the entire volume of chamber 1, i.e. along the entire length of its extended emission hole. This is achieved due to the implementation of the RF energy input unit according to the above-described design options and the use of a magnetic system that allows creating a magnetic field of a given configuration in the cavity of chamber 1. This effect determines the possibility of generating a ribbon ion beam with the required uniformity of current density.

Повышение эффективности ввода энергии ВЧ-поля и, следовательно, увеличение концентрации заряженных частиц и температуры плазмы во всем объеме ионизационной камеры 1 обеспечивается за счет локализации магнитного поля в области генерации ВЧ-поля. Экспериментально было установлено, что повышение энергетической и газовой эффективности процесса генерации плазмы в камере 1 и, следовательно, генерации ленточного пучка ионов достигается лишь в случае выполнения узла ввода ВЧ-энергии согласно вышеописанным вариантам конструкции. An increase in the efficiency of inputting the energy of the RF field and, therefore, an increase in the concentration of charged particles and plasma temperature in the entire volume of the ionization chamber 1 is ensured by localizing the magnetic field in the region of generation of the RF field. It was experimentally established that an increase in the energy and gas efficiency of the plasma generation process in chamber 1 and, consequently, the generation of a ribbon ion beam is achieved only if the RF energy input unit is constructed according to the above-described design options.

В случае использования в качестве рабочего газа аргона частота генерируемого в камере 1 ВЧ-поля выбирается, в зависимости от требуемой концентрации плазмы и плотности извлекаемого ионного тока, в диапазоне от 10 до 100 МГц. Максимальное значение индукции стационарного магнитного поля предпочтительно устанавливается в диапазоне от 0,01 до 0,1 Тл. При этом величина вводимой в камеру 1 ВЧ-мощности составляет от 20 Вт до 1 кВт. In the case of using argon as the working gas, the frequency of the RF field generated in the chamber 1 is selected, depending on the required plasma concentration and density of the extracted ion current, in the range from 10 to 100 MHz. The maximum value of the induction of a stationary magnetic field is preferably set in the range from 0.01 to 0.1 T. In this case, the amount of RF power introduced into the chamber 1 is from 20 W to 1 kW.

В реальных условиях величина тока ленточного ионного пучка, извлекаемого из ионного источника с размером эмиссионного отверстия 75 мм х 300 мм, может составлять до 300 мА. Извлекаемый ток можно увеличить за счет повышения рабочей частоты генерируемого ВЧ-поля. Under real conditions, the current of the ribbon ion beam extracted from an ion source with an emission hole size of 75 mm x 300 mm can be up to 300 mA. The extracted current can be increased by increasing the operating frequency of the generated RF field.

Извлечение и формирование ленточного ионного пучка осуществляется в источнике ионов с помощью электростатической системы 6 извлечения ионов, состоящей из трех электродов. Такая система извлечения ионов реализует известный принцип работы: "ускорение-замедление". На электродах 7, 8 и 9 электростатической системы 6 фиксируются заданные потенциалы с помощью электрических вводов вакуумных разъемов, выполненных в установочном фланце 12. Потенциал генерируемой газоразрядной плазмы задается эмиссионным электродом 7. Создаваемое с помощью эмиссионного 7, ускоряющего 8 и заземленного 9 электродов электрическое поле извлекает ионы из камеры 1 через отдельные выполненные в них отверстия в виде элементарных пучков. Эти пучки объединяются в общий пучок и в результате формируется ленточный ионный пучок с заданным поперечным сечением, определяемым размерами общего эмиссионного отверстия. Размеры ионного пучка, извлекаемого из ионного источника в рассматриваемых вариантах реализации могут составлять: в продольном направлении - до 300 мм, в поперечном направлении - до 50 мм. При этом плотность ионного тока может регулироваться от 0,05 до 2 мА/см².Extraction and formation of a ribbon ion beam is carried out in the ion source using an electrostatic system 6 of ion extraction, consisting of three electrodes. Such an ion extraction system implements the well-known principle of operation: acceleration-deceleration. At the electrodes 7, 8 and 9 of the electrostatic system 6, the specified potentials are fixed using the electrical inputs of the vacuum connectors made in the mounting flange 12. The potential of the generated gas-discharge plasma is set by the emission electrode 7. The electric field generated by the emission 7, accelerating 8 and grounded 9 electrodes extracts ions from the chamber 1 through separate openings made in them in the form of elementary beams. These beams are combined into a common beam and, as a result, a ribbon ion beam is formed with a given cross section determined by the size of the total emission hole. The dimensions of the ion beam extracted from the ion source in the considered embodiments may be: in the longitudinal direction - up to 300 mm, in the transverse direction - up to 50 mm. In this case, the ion current density can be adjusted from 0.05 to 2 mA / cm ² .

Для обеспечения возможности съема ионизационной камеры 1 независимо от других элементов конструкции плазменного источника ионов, который устанавливается в вакуумной камере технологической установки, камера 1 монтируется на съемном установочном фланце 12. Электростатическая система извлечения ионов также закрепляется на установочном фланце 12. Элементы магнитной системы устанавливаются с помощью крепежных элементов между установочными фланцами 11 и 12. To enable removal of the ionization chamber 1, irrespective of other structural elements of the plasma ion source, which is installed in the vacuum chamber of the technological installation, the chamber 1 is mounted on a removable mounting flange 12. The electrostatic ion extraction system is also mounted on the mounting flange 12. Elements of the magnetic system are installed using fasteners between the mounting flanges 11 and 12.

Вышеописанное выполнение и размещение узла ввода ВЧ-энергии на стенках камеры 1 и использование магнитной системы, обеспечивающей создание в разрядном объеме стационарного неоднородного магнитного поля с заданным градиентом, позволяет реализовать эффективный ввод ВЧ-энергии в генерируемую магнитоактивную плазму во всем объеме камеры 1. При использовании плазменного источника с ленточным пучком ионов согласно описанным выше вариантам исполнения величина неоднородности протяженного ионного пучка в продольном и поперечных направлениях не превышала 5% на мишени, расположенной на расстоянии 300-400 мм от электростатической системы извлечения ионов. The above implementation and placement of the input site of RF energy on the walls of the chamber 1 and the use of a magnetic system that ensures the creation in the discharge volume of a stationary inhomogeneous magnetic field with a given gradient, allows for the effective input of RF energy into the generated magnetoactive plasma in the entire volume of chamber 1. When using a plasma source with a tape ion beam according to the above described embodiments, the magnitude of the inhomogeneity of the extended ion beam in the longitudinal and transverse directions It did not exceed 5% on a target located at a distance of 300–400 mm from the electrostatic ion extraction system.

Патентуемый плазменный источник ионов, обладающий достаточной надежностью, высоким ресурсом, энергетической эффективностью и газовой экономичностью, позволяет генерировать протяженный ленточный пучок ионов инертных и химически активных веществ с высокой однородностью плотности тока. Patented plasma ion source, which has sufficient reliability, high resource, energy efficiency and gas efficiency, allows you to generate an extended ribbon ion beam of inert and chemically active substances with high uniformity of current density.

Промышленная применимость
Патентуемый плазменный источник ионов с ленточным пучком (его варианты) может использоваться в плазменной технике, в составе технологических установок с газоразрядными источниками ионов, например имплантеров. Изобретение может найти применение в различных технологических процессах с использованием ионных пучков с продольными размерами до 300 мм и более. Однородный ленточный пучок таких размеров широко используется для обработки полупроводниковых материалов, нанесения покрытий, ионной имплантации, ионного ассистирования, очистки поверхностей и изменения свойств материалов.Industrial applicability
The patented plasma ion source with a tape beam (its variants) can be used in plasma technology, as part of technological installations with gas-discharge ion sources, for example, implants. The invention may find application in various technological processes using ion beams with longitudinal dimensions of up to 300 mm or more. A uniform ribbon bundle of such dimensions is widely used for processing semiconductor materials, coating, ion implantation, ion assisting, surface cleaning and changing material properties.

Claims

1. A plasma ion source with a ribbon beam, containing an ionization chamber with a rectangular emission hole, a node for supplying a working substance to the chamber, a magnetic system that creates a stationary magnetic field in the chamber cavity, an input site for the introduction of a high-frequency energy into the chamber cavity, the elements of which are placed on the chamber walls made of a dielectric material, and an electrostatic ion extraction system, characterized in that the magnetic system ensures the creation of a magnetic field inside the ionization chamber, the induction value of which falls from the walls of the chamber to its longitudinal axis of symmetry and towards the emission hole, and the uniformity of the magnetic field along the longitudinal axis of symmetry of the ionization chamber over its emission hole is ensured, and the high-frequency energy input unit is made in the form of two sections placed on opposite the walls of the ionization chamber and made with the possibility of serial or parallel connection to a high-frequency generator, with each section formed serially connected current conductors parallel to each other located on the side walls of the chamber along its emission aperture, while the ends of the conductors are connected in series by closing conductive elements to form a series electric circuit.

2. The ion source according to claim 1, characterized in that the magnetic system is formed by at least one magnetic circuit and permanent magnets mounted at the walls of the chamber.

3. The ion source according to claim 1, characterized in that the ionization chamber is made in the form of a rectangular parallelepiped.

4. The ion source according to claim 1, characterized in that the side walls of the ionization chamber are made in the form of a cylindrical surface.

5. The ion source according to claim 1, characterized in that the electrodes of the electrostatic ion extraction system are concave or convex.

6. The ion source according to claim 1, characterized in that the feed unit into the chamber of the working substance is mounted on the wall of the ionization chamber opposite the emission hole.

7. The ion source according to claim 1, characterized in that the ionization chamber is mounted on a mounting flange in which the vacuum connectors of the electrical inputs are made.

8. A plasma ion source with a ribbon beam, containing an ionization chamber with a rectangular emission hole, a site for supplying a working substance to the chamber, a magnetic system that creates a stationary magnetic field in the chamber cavity, a site for introducing high-frequency energy into the chamber cavity, the elements of which are placed on the chamber walls made of a dielectric material and an electrical system for extracting ions, characterized in that the magnetic system ensures the creation of a magnetic field inside the ionization chamber, the induction of which falls from the walls of the chamber to its longitudinal axis of symmetry and towards the emission hole, moreover, the uniformity of the magnetic field along the longitudinal axis of symmetry of the ionization chamber over its emission hole is ensured, and the high-frequency energy input unit is made in the form of at least two sections, each of which is formed by current conductors parallel to each other located on the side walls of the chamber across the longitudinal axis of symmetry of the emission hole, with the ends of the conductors in each The first sections are connected in series by closing conductive elements with the formation of a serial electric circuit, the sections are made in series or parallel connection to a high-frequency generator and are placed on the chamber walls along the axis of symmetry of the emission hole.

9. The ion source of claim 8, characterized in that the magnetic system is formed by at least one magnetic circuit and permanent magnets mounted near the walls of the chamber.

10. The ion source of claim 8, characterized in that the ionization chamber is made in the form of a rectangular parallelepiped.

11. The ion source of claim 8, characterized in that the side walls of the ionization chamber are made in the form of a cylindrical surface.

12. The ion source according to claim 8, characterized in that the electrodes of the electrostatic ion extraction system are concave or convex.

13. The ion source according to claim 8, characterized in that the feed unit into the chamber of the working substance is mounted on the wall of the ionization chamber opposite the emission hole.

14. The ion source of claim 8, characterized in that the ionization chamber is mounted on a mounting flange in which the vacuum connectors of the electrical inputs are made.