RU2716825C1 - Device and method for formation of multicharged ion beams - Google Patents

Device and method for formation of multicharged ion beams Download PDF

Info

Publication number
RU2716825C1
RU2716825C1 RU2019114248A RU2019114248A RU2716825C1 RU 2716825 C1 RU2716825 C1 RU 2716825C1 RU 2019114248 A RU2019114248 A RU 2019114248A RU 2019114248 A RU2019114248 A RU 2019114248A RU 2716825 C1 RU2716825 C1 RU 2716825C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ions
solid electrolyte
thin film
rare
ion
Prior art date
Application number
RU2019114248A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Борисович Толстогузов
Геннадий Петрович Гололобов
Сергей Игоревич Гусев
Дмитрий Владимирович Суворов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority to RU2019114248A priority Critical patent/RU2716825C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2716825C1 publication Critical patent/RU2716825C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J27/00—Ion beam tubes
    • H01J27/02—Ion sources; Ion guns
    • H01J27/20—Ion sources; Ion guns using particle beam bombardment, e.g. ionisers
    • H01J27/22—Metal ion sources

Abstract

FIELD: acceleration equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of accelerating equipment and can be used for formation of beams (flows) of low-energy two- and triple-charged ions of alkali-earth and rare-earth metals in installations for ion implantation and lithography, microprobe analysis, in ion-beam devices for surface modification, as well as in development of quantum computers and atomic clocks. Device comprises a detachable emitter unit consisting of a cylindrical base, which serves as a cathode electrode and made of metal with good electrical and heat conductivity, for example copper, with flat ends, one of which is successively coated with a thin film of working substance - alkali-earth or rare-earth metal, thin film of solid electrolyte based on Na-β''-Al2O3 ceramics, in which Na+ ions are substituted with double- or trivalent mobile ions of working substance, and thin film of porous conductive material, for example carbon, which acts as anode electrode, and ohmic heater located from another end of solid-state reservoir. Method of forming beams of multicharged ions consists in formation of double-charged ions of alkali-earth metals or triply-charged ions of rare-earth metals due to redox reactions at boundary "cathode electrode-solid electrolyte" with their subsequent fast transportation through solid electrolyte, stimulated by heating to temperature below melting point, field evaporation, into vacuum, and acceleration by external electric field in space between anode electrode and input diaphragm of device.
EFFECT: technical result is higher efficiency of ion source due to generation of ion beams with specified charge and small spatial and energy "blurring", which enables to create compact modular design of source, which does not require use of complex and expensive mass separator.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для формирования пучков (потоков) низкоэнергетических двух- и трехзарядных ионов щелочноземельных и редкоземельных металлов в установках для ионной имплантации и литографии, микрозондового анализа, в ионно-лучевых приборах для модификации поверхности, а также при разработке квантовых компьютеров и атомных часов. Особенностью взаимодействия низкоэнергетических (0.1-10 кэВ) многозарядных ионов с поверхностью твердых тел является низкий уровень радиационных дефектов, что способствует созданию неглубоких (приповерхностных) р-n переходов, актуальных для современных микро- и наноэлектронных полупроводниковых приборов. Также за счет повышенной по сравнению с однозарядными ионами потенциальной энергии многозарядные ионы могут использоваться для селективного наноструктурирования поверхности [1].The invention relates to the field of accelerator technology and can be used to form bundles (flows) of low-energy two- and triply charged ions of alkaline-earth and rare-earth metals in installations for ion implantation and lithography, microprobe analysis, in ion-beam devices for surface modification, as well as in development quantum computers and atomic clocks. A feature of the interaction of low-energy (0.1-10 keV) multiply charged ions with the surface of solids is the low level of radiation defects, which contributes to the creation of shallow (near-surface) pn junctions, relevant for modern micro- and nanoelectronic semiconductor devices. Also, due to the increased potential energy in comparison with singly charged ions, multiply charged ions can be used for selective surface nanostructuring [1].

Из существующего уровня техники известны устройства для формирования многозарядных ионов, построенные на базе электронно- и ионно-лучевых источников, плазменных и лазерно-плазменных генераторов, приборов с электронно-циклотронным резонансом [2-5]. Способом формирования многозарядных ионов в этих устройствах является многократная ионизация рабочего вещества в плазме различной плотности и температуры, создаваемой за счет воздействия на рабочее вещество в твердом, паро- или газообразном состоянии электронными и ионными пучками, лазерным излучением. Недостатком подобных технических решений является широкий спектр зарядовых и энергетических состояний формируемых ионов. Для выделения ионов с заданным электрическим зарядом (зарядностью) и энергией используются масс-энергосепараторы, что усложняет конструкцию, повышает габариты и увеличивает стоимость таких устройств. Кроме того, вышеперечисленные устройства как правило работают при энергиях ионных пучков свыше 100 кэВ, что необходимо для хорошей фокусировки ионных пучков, но приводит к повышенному уровню радиационных дефектов в приповерхностных слоях облучаемых материалов.From the current level of technology, devices for the formation of multiply charged ions based on electron and ion-beam sources, plasma and laser-plasma generators, devices with electron-cyclotron resonance are known [2-5]. The method of forming multiply charged ions in these devices is the multiple ionization of the working substance in a plasma of various densities and temperatures, created by exposing the working substance in a solid, vapor or gaseous state to electron and ion beams, laser radiation. The disadvantage of such technical solutions is a wide range of charge and energy states of the formed ions. To separate ions with a given electric charge (charge) and energy, mass-energy separators are used, which complicates the design, increases the size and increases the cost of such devices. In addition, the above devices usually operate at ion beam energies above 100 keV, which is necessary for good focusing of ion beams, but leads to an increased level of radiation defects in the surface layers of irradiated materials.

Известно устройство для формирования низкоэнергетических пучков многозарядных ионов переходных и редкоземельных металлов, в котором ионы с зарядностью до 6+ создаются за счет испарения и ионизации рабочего вещества электронным пучком [6]. Устройство содержит накаливаемый катод-источник электронов, анод-резервуар рабочего вещества и электроды для формирования бомбардирующего электронного пучка, экстракции и фокусировки ионного пучка. В состав устройства входят блок питания катода и источники ускоряющего напряжения для электронов и ионов. Для выделения ионов с заданной отношением массы к заряду используется магнитный масс-спектрометр. Недостатком прототипа является присутствие в сформированном пучке ионов с различной зарядностью и разными продольными и поперечными скоростями (для каждой зарядности), что приводит к пространственному и энергетическому «размытию» пучка.A device is known for forming low-energy beams of multiply charged ions of transition and rare-earth metals, in which ions with a charge of up to 6+ are created due to the evaporation and ionization of the working substance by an electron beam [6]. The device contains an incandescent cathode-source of electrons, an anode-reservoir of the working substance and electrodes for the formation of a bombarding electron beam, extraction and focusing of the ion beam. The device includes a cathode power supply and accelerating voltage sources for electrons and ions. A magnetic mass spectrometer is used to isolate ions with a given mass to charge ratio. The disadvantage of the prototype is the presence in the formed beam of ions with different charge and different longitudinal and transverse speeds (for each charge), which leads to spatial and energy "blur" of the beam.

Задача предлагаемого изобретения состоит в создании компактного твердотельного источника ионов щелочноземельных и редкоземельных металлов, позволяющего генерировать пучок ионов заданной зарядности с меньшим пространственным и энергетическим «размытием», чем у известного прототипа, за счет физических процессов, протекающий в суперионных проводниках (твердых электролитах с быстрым ионным транспортом) без использования плазменного или электронно-лучевого ионизатора и масс-сепаратора сформированного пучка.The objective of the invention is to create a compact solid-state source of alkaline-earth and rare-earth metal ions, which allows to generate a beam of ions of a given charge with less spatial and energy “blurring” than the known prototype, due to physical processes that occur in superionic conductors (solid electrolytes with fast ion transport) without using a plasma or electron-beam ionizer and mass separator of the formed beam.

Решение указанной задачи достигается тем, что устройство для формирования пучков многозарядных ионов содержит съемный эмиттерный узел, состоящий из цилиндрического основания, выполняющего роль катодного электрода и изготовленного из металла с хорошей электро- и теплопроводностью, например, меди, с плоскими торцами, на один из которых последовательно нанесены тонкая пленка рабочего вещества - щелочноземельного или редкоземельного металла, тонкая пленка твердого электролита на основе Na-β''-Al2O3 керамики, в котором ионы Na+ замещаются двух- или трехвалентными подвижными ионами рабочего вещества, и тонкая пленка пористого проводящего материала, например, углерода, выполняющего роль анодного электрода, и омический нагреватель, расположенный с другого торца твердотельного резервуара. При этом способ формирования пучков многозарядных ионов состоит в образовании двухзарядных ионов щелочноземельных металлов или трехзарядных ионов редкоземельных металлов за счет окислительно-восстановительных реакций на границе «катодный электрод-твердый электролит» с последующим их быстрым транспортом через твердый электролит, стимулированном нагревом до температуры ниже температуры плавления, полевого испарения в вакуум и ускорения внешним электрическим полем в пространстве между анодным электродом и входной диафрагмой устройства.The solution to this problem is achieved by the fact that the device for forming beams of multiply charged ions contains a removable emitter assembly consisting of a cylindrical base acting as a cathode electrode and made of metal with good electrical and thermal conductivity, for example, copper, with flat ends, one of which successively deposited a thin film of working substance - the alkaline earth or rare earth metal, the thin film solid electrolyte on the basis of Na-β '' - Al 2 O 3 ceramics, wherein the Na + ions are replaced by two- - or trivalent ions moving the working substance and a thin film of porous conductive material, e.g., carbon, performing the role of an anode electrode, and an ohmic heater disposed at the other end of the solid reservoir. The method of forming beams of multiply charged ions consists in the formation of doubly charged alkaline earth metal ions or tricharged rare-earth metal ions due to redox reactions at the cathode electrode-solid electrolyte interface, followed by their rapid transport through a solid electrolyte stimulated by heating to a temperature below the melting temperature field evaporation into vacuum and acceleration by an external electric field in the space between the anode electrode and the input diaphragm ystva.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности работы источника ионов за счет генерации ионов с заданной зарядностью и малым пространственным и энергетическим «размытием», что позволяет создать компактную модульную конструкцию источника, не требующую использования сложного и дорогостоящего масс-сепаратора.The technical result provided by the given set of features is to increase the efficiency of the ion source by generating ions with a given charge and small spatial and energy “blurring”, which allows you to create a compact modular source design that does not require the use of a complex and expensive mass separator.

Сущность технического решения поясняется фиг. 1, на которой приведена схема изобретения - устройства для формирования пучков (потоков) низкоэнергетических двух- и трехзарядных ионов щелочноземельных и редкоземельных металлов.The essence of the technical solution is illustrated in FIG. 1, which shows a diagram of the invention - a device for the formation of beams (streams) of low-energy dual and tri-charged ions of alkaline earth and rare earth metals.

Изобретение содержит цилиндрическое основание 1, изготовленное из металла с хорошей электро- и теплопроводностью, например, меди. Основание выполняет роль катодного электрода; на его внешний торец методом магнетронного напыления наносится пленка рабочего вещества 2 - щелочноземельного (например, Sr или Ва) или редкоземельного (например, Се или Eu) металла толщиной несколько мкм. Пленка является резервуаром рабочего вещества, ее толщина, как и диаметр основания, на которое она наносится, не оказывают принципиального влияния на работу устройства, но определяют запас рабочего вещества и величину ионного тока. На поверхность пленки-резервуара методом импульсного лазерного напыления наносится тонкая пленка (1-1.5 мкм) твердого электролита 3. В качестве твердого электролита используются суперионный проводник на основе Na-β''-Al2O3 керамики [7-9], в котором ионы Na+ замещаются двух- или трехвалентными мобильными ионами щелочноземельного или редкоземельного металла (рабочего вещества). Далее на поверхность твердого электролита наносится тонкий слой (0.2-0.5 мкм) пористого проводящего материала 4, например, углерода, который выполняет роль анодного электрода и одновременно предохраняет твердый электролит от воздействия влаги и атмосферного воздуха. Цилиндрическое основание с пленкой твердого электролита и анодным электродом образуют съемный эмиттерный узел 5, который с внутреннего торца подогревается омическим нагревателем 6 до температуры ниже температуры плавления твердого электролита. Источник тока 7 используется для питания омического нагревателя, а источник напряжения 8 создает разность потенциалов между катодным и анодным электродами эмиттерного узла, которая определяет интенсивность формируемого ионного потока 9. Этот поток ускоряется разностью потенциалов между эмиттерным узлом и входной диафрагмой 10, находящейся под потенциалом земли, а затем фокусируется и отклоняется электростатической системой 11, состоящей в простейшем случае из одиночной линзы и отклоняющих X-Y пластин. Источником ускоряющего напряжения для потока эмитированных ионов служит высоковольтный блок питания 12, который задает кинетическую энергию ионов. Питание электростатической системы фокусировки и отклонения ионного потока осуществляется блоком 13. Устройство помещается в вакуумную камеру и откачивается до давления остаточных газов не хуже 10-4 Па.The invention comprises a cylindrical base 1 made of metal with good electrical and thermal conductivity, for example, copper. The base acts as a cathode electrode; On the outer end face by magnetron sputtering, a film of the working substance 2 is applied — an alkaline earth (for example, Sr or Ba) or a rare earth (for example, Ce or Eu) metal with a thickness of several microns. The film is a reservoir of the working substance, its thickness, as well as the diameter of the base on which it is applied, do not fundamentally affect the operation of the device, but determine the supply of the working substance and the magnitude of the ion current. A thin film (1-1.5 μm) of solid electrolyte 3 is applied to the surface of the film-tank by pulsed laser spraying. A superionic conductor based on Na-β - - Al 2 O 3 ceramics is used as a solid electrolyte [7-9], in which Na + ions are replaced by divalent or trivalent mobile ions of an alkaline earth or rare earth metal (working substance). Next, a thin layer (0.2-0.5 μm) of porous conductive material 4, for example, carbon, is applied to the surface of the solid electrolyte, which acts as the anode electrode and at the same time protects the solid electrolyte from moisture and atmospheric air. A cylindrical base with a solid electrolyte film and an anode electrode form a removable emitter assembly 5, which is heated from the inner end by an ohmic heater 6 to a temperature below the melting temperature of the solid electrolyte. A current source 7 is used to power an ohmic heater, and a voltage source 8 creates a potential difference between the cathode and anode electrodes of the emitter unit, which determines the intensity of the formed ion stream 9. This stream is accelerated by the potential difference between the emitter unit and the input diaphragm 10 located under the ground potential, and then it is focused and deflected by the electrostatic system 11, which in the simplest case consists of a single lens and deflecting XY plates. A source of accelerating voltage for the flow of emitted ions is a high-voltage power supply 12, which sets the kinetic energy of the ions. The power of the electrostatic focusing system and the deviation of the ion flux is carried out by unit 13. The device is placed in a vacuum chamber and is pumped to a residual gas pressure of no worse than 10 -4 Pa.

Способ формирования пучков многозарядных ионов осуществляется следующим образом. Между катодным и анодным электродами эмиттерного узла подается ускоряющее напряжение порядка 100-500 В, что соответствует напряженности электрического поля внутри пленки твердого электролита порядка (1-5)×106 В/см при толщине этой пленки ~1 мкм. Под действием приложенного электрического поля атомы металла, из которого изготовлен резервуар, в результате окислительно-восстановительных реакций на границе «катодный электрод-твердый электролит» образуют положительные двухзарядные (например, Sr2+ или Ва2+ в случае щелочноземельных металлов) или трехзарядные (например, Се3+ или Eu3+ в случае редкоземельных металлов) подвижные ионы. Эти ионы перемещаются по туннелям быстрого ионного транспорта внутри электролита к границе «твердый электролит - анодный электрод», испаряются в вакуум и ускоряются внешним электрическим полем в пространстве между анодным электродом и входной диафрагмой. На подобном принципе работает твердотельный источник однозарядных положительных ионов серебра с твердым электролитом [10, 11]. Наличие двух источников электрического напряжения позволяет осуществлять независимую регулировку интенсивности и кинетической энергии потока эмитированных ионов. Нагрев источника до температуры 150-200°С стимулирует миграцию ионов рабочего вещества через электролит, что улучшает эффективность работы источника. Уменьшение концентрации ионов в пленке твердого электролита из-за их эмиссии в вакуум компенсируется доставкой этих ионов из резервуара, и в идеальном случае источник может работать до тех пор, пока не израсходуется весь объем резервуара.The method of forming beams of multiply charged ions is as follows. An accelerating voltage of the order of 100-500 V is applied between the cathode and anode electrodes of the emitter assembly, which corresponds to an electric field strength of about 1-5) × 10 6 V / cm inside a solid electrolyte film with a film thickness of ~ 1 μm. Under the action of an applied electric field, the atoms of the metal of which the reservoir is made, as a result of redox reactions at the cathode electrode-solid electrolyte interface, form positive doubly charged (for example, Sr 2+ or Ba 2+ in the case of alkaline earth metals) or tricharged (for example , Ce 3+ or Eu 3+ in the case of rare-earth metals) mobile ions. These ions move through the tunnels of fast ion transport inside the electrolyte to the “solid electrolyte - anode electrode” interface, evaporate into vacuum and are accelerated by an external electric field in the space between the anode electrode and the input diaphragm. A solid state source of singly charged positive silver ions with a solid electrolyte works on a similar principle [10, 11]. The presence of two sources of electrical voltage allows for independent adjustment of the intensity and kinetic energy of the flow of emitted ions. Heating the source to a temperature of 150-200 ° C stimulates the migration of ions of the working substance through the electrolyte, which improves the efficiency of the source. The decrease in the concentration of ions in the solid electrolyte film due to their emission into vacuum is compensated by the delivery of these ions from the reservoir, and in the ideal case, the source can work until the entire volume of the reservoir is used up.

Эффективность работы заявленного устройства выше, чем у известных технических решений за счет того, что способ формирования многозарядных ионов в таком устройстве базируется на физических процессах образования мобильных ионов на границе «резервуар-твердый электролит» и их быстрого транспорта в пленке твердого электролита, которые определяют зарядность, пространственный и энергетический разброс сформированного ионного потока. Заявленное устройство отличается компактным исполнением, так оно работает без плазменного или электронно-лучевого ионизатора и масс-сепаратора сформированного пучка, а переход от одного типа ионов к другому осуществляется простой заменой съемного эмиттерного узла.The efficiency of the claimed device is higher than that of the known technical solutions due to the fact that the method of forming multiply charged ions in such a device is based on the physical processes of the formation of mobile ions at the reservoir-solid electrolyte interface and their fast transport in the solid electrolyte film, which determine the charge , spatial and energy spread of the formed ion flux. The claimed device is compact in design, so it works without a plasma or electron-beam ionizer and mass separator of the formed beam, and the transition from one type of ion to another is carried out by simply replacing a removable emitter assembly.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Aumayr F., Winter H. // e-J. Surface Science and Nanotechnology. 2003. V. 1. P. 171.1. Aumayr F., Winter H. // e-J. Surface Science and Nanotechnology. 2003. V. 1. P. 171.

2. Симонов В.В., Корнилов Л.А., Шашелев А.В., Шокин Е.В. Оборудование для ионной имплантации. М.: Радио и связь, 1988. 184 с.2. Simonov V.V., Kornilov L.A., Shashelev A.V., Shokin E.V. Equipment for ion implantation. M .: Radio and communications, 1988.184 s.

3. Форрестер А.Т. Интенсивные ионные пучки. Перевод с англ. Под редакцией Н.Н. Семашко. М.: Мир, 1992. 358 с.3. Forrester A.T. Intense ion beams. Translation from English Edited by N.N. Semashko. M.: Mir, 1992.358 s.

4. Elsayed-Ali Н.Е., Korwin M.L. Patent WO 2013106759 // Priority 18.07. 2013.4. Elsayed-Ali N.E., Korwin M.L. Patent WO 2013106759 // Priority 18.07. 2013.

5. Турчин В.И. Патент на изобретение RU 2538764 // Опубл. 20.07. 2014. Бюл. №1.5. Turchin V.I. Patent for invention RU 2538764 // Publ. 07/20. 2014. Bull. No. 1.

6. Evtukhov R.N., Belykh S.F., Redina I.V. // Rev. Sci. Instrum. 1992. V. 63 (4). P. 2463.6. Evtukhov R.N., Belykh S.F., Redina I.V. // Rev. Sci. Instrum. 1992. V. 63 (4). P. 2463.

7. Carrillo-Cabrera W., Thomas J.O., Farrington G.C. // Solid State Ionics 1983. V. 9-10. P. 245.7. Carrillo-Cabrera W., Thomas J. O., Farrington G.C. // Solid State Ionics 1983.V. 9-10. P. 245.

8. Dunn B. // Solid State Ionics 1986. V. 19. P. 31.8. Dunn B. // Solid State Ionics 1986. V. 19. P. 31.

9. Иванов-Шиц A.К., Мурин И.В. Ионика твердого тела. Т. 1. СПб.: СПбГУ, 2000. 616 с.9. Ivanov-Shits A.K., Murin I.V. Ionica is a solid. T. 1. St. Petersburg: St. Petersburg State University, 2000.616 s.

10. Tolstogouzov A., Aguas Н., Ayouchi R., Belykh S.F., Fernandes F., Gololobov G.P., Moutinho A.M.C., Schwarz R., Suvorov D.V., Teodoro O.M.N.D. // Vacuum. 2016. V. 131. P. 252.10. Tolstogouzov A., Aguas N., Ayouchi R., Belykh S.F., Fernandes F., Gololobov G.P., Moutinho A.M.C., Schwarz R., Suvorov D.V., Teodoro O.M.N.D. // Vacuum. 2016. V. 131. P. 252.

11. Толстогузов А.Б., Дягилев А.А. Патент на полезную модель RU 165683 // Опубл. 27.10.2016. Бюл. №30.11. Tolstoguzov A.B., Diaghilev A.A. Utility Model Patent RU 165683 // Publ. 10/27/2016. Bull. No. 30.

Claims (2)

1. Устройство для формирования пучков многозарядных ионов, отличающееся тем, что содержит съемный эмиттерный узел, состоящий из цилиндрического основания, выполняющего роль катодного электрода и изготовленного из металла с хорошей электро- и теплопроводностью, например меди, с плоскими торцами, на один из которых последовательно нанесены тонкая пленка рабочего вещества щелочноземельного или редкоземельного металла, тонкая пленка твердого электролита на основе Na-β''-Al2O3 керамики, в котором ионы Na+ замещаются двух- или трехвалентными подвижными ионами рабочего вещества, и тонкая пленка пористого проводящего материала, например углерода, выполняющего роль анодного электрода, и омический нагреватель, расположенный с другого торца твердотельного резервуара.1. A device for forming beams of multiply charged ions, characterized in that it contains a removable emitter assembly, consisting of a cylindrical base acting as a cathode electrode and made of metal with good electrical and thermal conductivity, such as copper, with flat ends, one of which is sequentially deposited thin film of the working medium alkaline earth or rare earth metal, the thin film solid electrolyte on the basis of Na-β '' - Al 2 O 3 ceramics, wherein the Na + ions are replaced by di- or trivalent Vision ions working medium, and a thin film of a porous conductive material such as carbon, performing the role of an anode electrode, and an ohmic heater disposed at the other end of the solid reservoir. 2. Способ формирования пучков многозарядных ионов посредством устройства по п. 1, отличающийся тем, что образование двухзарядных ионов щелочноземельных металлов или трехзарядных ионов редкоземельных металлов происходит за счет окислительно-восстановительных реакций на границе «катодный электрод-твердый электролит» с последующим их быстрым транспортированием через твердый электролит, стимулированным нагревом до температуры ниже температуры плавления, полевого испарения в вакуум, и ускорения внешним электрическим полем в пространстве между анодным электродом и входной диафрагмой устройства.2. The method of forming beams of multiply charged ions by means of the device according to claim 1, characterized in that the formation of doubly charged alkaline earth metal ions or tricharged rare-earth metal ions occurs due to redox reactions at the cathode electrode-solid electrolyte interface, followed by their rapid transport through solid electrolyte stimulated by heating to a temperature below the melting point, field evaporation into vacuum, and acceleration by an external electric field in space between the anode electrode and the input diaphragm of the device.
RU2019114248A 2019-05-07 2019-05-07 Device and method for formation of multicharged ion beams RU2716825C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114248A RU2716825C1 (en) 2019-05-07 2019-05-07 Device and method for formation of multicharged ion beams

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019114248A RU2716825C1 (en) 2019-05-07 2019-05-07 Device and method for formation of multicharged ion beams

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2716825C1 true RU2716825C1 (en) 2020-03-17

Family

ID=69898343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019114248A RU2716825C1 (en) 2019-05-07 2019-05-07 Device and method for formation of multicharged ion beams

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2716825C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776867C1 (en) * 2021-12-21 2022-07-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Multiply charged ion injector based on a pulsed hydrogen ion source

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013106759A1 (en) * 2012-01-12 2013-07-18 Old Dominion University Research Foundation Processing device using multicharged ions
RU2538764C2 (en) * 2013-01-09 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации-Институт Теоретической и Экспериментальной Физики" Laser-plasma high-charge ion generator
RU165683U1 (en) * 2016-04-19 2016-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" POINT SOLID SOURCE OF SILVER IONS
CN106803476A (en) * 2017-02-28 2017-06-06 中国科学技术大学 A kind of laser splash cluster ions source

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013106759A1 (en) * 2012-01-12 2013-07-18 Old Dominion University Research Foundation Processing device using multicharged ions
RU2538764C2 (en) * 2013-01-09 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр Российской Федерации-Институт Теоретической и Экспериментальной Физики" Laser-plasma high-charge ion generator
RU165683U1 (en) * 2016-04-19 2016-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" POINT SOLID SOURCE OF SILVER IONS
CN106803476A (en) * 2017-02-28 2017-06-06 中国科学技术大学 A kind of laser splash cluster ions source

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2776867C1 (en) * 2021-12-21 2022-07-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Multiply charged ion injector based on a pulsed hydrogen ion source
RU2796791C1 (en) * 2022-05-16 2023-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "Специальное конструкторское бюро "Инновационно-аналитические разработки" Method, sensor device and displacement measurement system based on quantum properties of atomic beams

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8148922B2 (en) High-current DC proton accelerator
US3783325A (en) Field effect electron gun having at least a million emitting fibers per square centimeter
Liu et al. Study on the emission properties of the impregnated cathode with nanoparticle films
RU2716825C1 (en) Device and method for formation of multicharged ion beams
CN109473326B (en) Field emission electron source, use thereof, vacuum electron device and apparatus
Kohlhase et al. Pulsed metastable atomic beam source for time‐of‐flight applications
CN112599397B (en) Storage type ion source
RU192377U1 (en) Solid-state ionic metal nanoprinter
CN109041402A (en) A kind of method and device for the method generating multiple-charged state ion beam
JP2020173984A (en) Ion source, ion implanter, and magnesium ion generation method
JPS5918840B2 (en) ion source
Zhao et al. Researches on new photocathode for RF electron gun
JP6156864B2 (en) Ion generation method
Takeuchi et al. Metal-free and gasless space charge compensation of low energy ion beam by using surface-carbonized silicon field emitter array
RU2393578C1 (en) Source forming proton beam
CN114242549B (en) Ion source device for forming plasma by material sputtering
Scrivens Electron and ion sources for particle accelerators
US9105434B2 (en) High current, high energy beam focusing element
JPH0665200B2 (en) High-speed atomic beam source device
RU159831U1 (en) VACUUM NEUTRON TUBE
US9196452B2 (en) Methods and apparatus for carbon ion source head
JP4253813B2 (en) Negative ion beam generating apparatus using solid ion conductor, negative ion beam implanting apparatus using solid ion conductor, and space movement propulsion apparatus using solid ion conductor
US10136508B2 (en) Cyclic accelerator for accelerating charge carriers and method for manufacturing a cyclic accelerator
Kishi et al. Ion optical properties of an electron‐beam‐guiding ion source
WO2013096519A1 (en) Method and apparatus for surface plasma source (sps) with anode layer plasma accelerator