RU29805U1 - Катодный узел ионного источника - Google Patents

Катодный узел ионного источника

Info

Publication number
RU29805U1
RU29805U1 RU2002123784/20U RU2002123784U RU29805U1 RU 29805 U1 RU29805 U1 RU 29805U1 RU 2002123784/20 U RU2002123784/20 U RU 2002123784/20U RU 2002123784 U RU2002123784 U RU 2002123784U RU 29805 U1 RU29805 U1 RU 29805U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cathode
insulator
ion source
cathode assembly
arc
Prior art date
Application number
RU2002123784/20U
Other languages
English (en)
Inventor
Б.П. Гриценко
В.В. Беспалов
Original Assignee
Научно-исследовательское учреждение Институт физики прочности и материаловедения
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 Научно-исследовательское учреждение Институт физики прочности и материаловедения filed Critical Научно-исследовательское учреждение Институт физики прочности и материаловедения
Priority to RU2002123784/20U priority Critical patent/RU29805U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU29805U1 publication Critical patent/RU29805U1/ru

Links

Landscapes

  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Description

Катодный узел ионного источника.
Изобретение относится к области ионно-лучевого оборудования и может быть использовано в установках для нолучения ионных пучков.
Известна конструкция катодного узла, описанная в 1. Катод выполнен в виде цилиндра, изготовленного из ионизируемого материала, а поджигающий электрод расположен вокруг конца катода и отделен от него тонким (около 1 мм) алундовым изолятором. Конструкция имеет следующие недостатки: в процессе горения дуги происходит преимущественное выгорание ионизируемого металлического материала в зоне его контакта с изолятором, а образовавшаяся плазма концентрируется в полости между керамикой и катодом. Результатом является то, что ухудшаются условия поджига и ограничивается время работы катода. Также исключается возможность использования материалов, имеющих низкую проводимость, поскольку большое сопротивление катодного материала не позволяет развиться дуге даже в том случае, если произошел поджиг.
Наиболее близкой по технической сути является предложенная в 2 конструкция, в которой в качестве источника ионов использован сложный молибденово-свинцовый катод. Для этого в молибденовой основе был просверлен ряд отверстий, в которые был вплавлен свинец. Недостатками такого катода являются: необходимость применения в качестве материалов составного катода металлов с высокой проводимостью, необходимость учета времени горения дуги на одном материале (молибден) до перехода дуги на другой материал (свинец) для получения в ионном пучке преимущественно ионов свинца. Так, как инициирование и горение дуги происходит преимущественно в районе контакта изолятора и основного материала катода, то и ионизироваться будет, в основном, материал основы, молибден.
Задачей предлагаемой полезной модели является разработка такого катодного узла ионного источника, в котором в качестве материала катода можно использовать не только металлы, но и неметаллические материалы, имеющие малую электропроводность, увеличение стабильности поджига и горения дуги, улучшение воспроизводимости процесса по составу инжектируемых ионов.
Для достижения указанного результата катодный узел ионного источника, состоящий из: поджигающего электрода; по крайней мере, одного изолятора; составного катода, включающего в себя, по крайней мере, один основной и один вспомогательный элементы, выполнены таким образом, что между изолятором и вспомогательным элементом составного катода располагают основной элемент составного катода, изготовленный из материала с малой удельной проводимостью, например, кремния, его соединений, высокобористых соединений различных металлов, например, АШ.
Основной элемент (элементы) составного катода выбирают из условия получения необходимого типа ионов из материала с малой удельной проводимостью, например, кремния, его соединений, высокобористых соединений различных металлов, например, AlBi2. Выбор материала с малой удельной проводимостью для основного элемента (элементов) дополнительно определяется тем, что в этом случае возможно горение дуги как в области его контакта с изолятором, так и в области контакта с вспомогательным элементом.
Толщину основного элемента (элементов) выбирают с учетом того факта, что наиболее вероятным местом образования пятна дуги, из которого эмитируются ионы, является относительно небольшой участок шириной 1-10 миллиметров от места его контакта с изолятором или вспомогательным элементом. На этом участке составного катода в процессе работы происходит преимущественный разогрев материала основного элемента, что также способствует эмиссии из него ионов.
,
Для второго, вспомогательного, элемента составного катода преимущественно используют материал, имеющий высокую удельную проводимость, теплопроводность и высокую температуру плавления, например, тантал, молибден, вольфрам, карбид вольфрама. В этом случае уменьшается вероятность зажигания и горения дуги в процессе работы на материале вспомогательного элемента.
Толщину вспомогательного элемента выбирают такой, чтобы его площадь поверхности в области горения дуги была менее 10 % от площади основного элемента. Обычно толщину вспомогательного элемента выбирают 0,1-0,5 мм.
На фиг. 1, 2 представлены конструкции катодного узла ионного источника различной формы.
На фиг. 1 представлен катодный узел цилиндрической формы, где 1 поджигающий электрод, 2 изолятор, 3 основной элемент составного катода из материала с малой удельной проводимостью, 4 вспомогательный элемент составного катода с большой удельной проводимостью.
На фиг. 2 представлен катодный узел прямоугольной формы, где 1 поджигающий электрод, 2 изоляторы, 3 основные элементы составного катода, выполненные из материала с малой удельной проводимостью, 4 вспомогательный элемент составного катода с большой удельной проводимостью, 5 стягивающий винт.
Катодный узел представленный на фиг. 2 работает следующим образом: собирают пакет пластин, состоящих последовательно из алундового изолятора 2, вспомогательного элемента 3 (кремний), основного элемента 4 (молибденовая фольга), второго вспомогательного элемента 3 (кремний), второго изолятора 2 (алунд).
Подготовленный пакет выравнивают в плоскости, по которой должен пройти первичный электрический поверхностный пробой изолятора. В случае необходимости плоскость дополнительно выравнивают шлифованием. 3
Далее собирают катодный узел, для чего зажимают винтом 5 подготовленный пакет в держателе 1, одновременно выполняющем функцию поджигающего электрода, и устанавливают катодный узел в импланторе, обеспечив необходимый электрический контакт между катодным узлом и электродами имплантора. Систему вакуумируют. Зажигают дугу, подавая импульсное напряжение между вспомогательным элементом 4 катода и поджигающим электродом 1. Наложением импульсных электрических полей вытягивают дугу и ускоряют ионы, согласно классической схеме, представленной, например, в 3.
На фиг. 3 представлена фотография отработавшего катода, выполненного по предложенной на фиг. 2 схеме. Флюенс составил ион/см. Основные элементы 3, изготовленные из пластины полупроводникового кремния, при таком флюенсе оказались не полностью выработаны. При выполнении катодов из полупроводникового кремния в виде, предложенном в 1-3 часто вообще невозможно было инициировать процесс горения дуги или флюенс составлял не более 10 ион/см при низких ионных токах.
Источники информации:
1.Физика и технология источников ионов, под ред. Я. Брауна, Москва, Мир, 1998, с. 496.
2.Баталин В.А., Волков Ю.Н., Кулевой Т.В., Петренко С.В., Составной катод для вакуумно-дугового источника металлов. Приборы и техника эксперимента, 1992, №6, с. 191-194.
3.Аксенов А.И., Бугаев С.П., Панковец Н.Г., Чесноков С.М., Емельянов В.И., Толопа A.M. Приборы и техника эксперимента, 1987, №3, с. 139-142.

Claims (1)

  1. Катодный узел ионного источника, содержащий поджигающий электрод, по крайней мере, один изолятор, составной катод, состоящий, по крайней мере, из одного основного и одного вспомогательного элемента, отличающийся тем, что основной элемент составного катода расположен между изолятором и вспомогательным элементом составного катода и выполнен из материала с малой удельной проводимостью, например кремния, его соединений, высокобористых соединений различных металлов, например AlB12.
    Figure 00000001
RU2002123784/20U 2002-09-09 2002-09-09 Катодный узел ионного источника RU29805U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123784/20U RU29805U1 (ru) 2002-09-09 2002-09-09 Катодный узел ионного источника

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123784/20U RU29805U1 (ru) 2002-09-09 2002-09-09 Катодный узел ионного источника

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU29805U1 true RU29805U1 (ru) 2003-05-27

Family

ID=37501073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002123784/20U RU29805U1 (ru) 2002-09-09 2002-09-09 Катодный узел ионного источника

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU29805U1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schoenbach et al. Microhollow cathode discharges
Bochkov et al. Sealed-off pseudospark switches for pulsed power applications (current status and prospects)
US6541915B2 (en) High pressure arc lamp assisted start up device and method
ES556678A0 (es) Un procedimiento de deposicion de vapor por un arco electrico
US7714240B1 (en) Microfabricated triggered vacuum switch
Ehrich The anodic vacuum arc. I. Basic construction and phenomenology
Gushenets et al. Boron vacuum-arc ion source with LaB6 cathode
Miljević Hollow anode ion–electron source
GB1578167A (en) Ion generating source
RU29805U1 (ru) Катодный узел ионного источника
US3610985A (en) Ion source having two operative cathodes
GB2073943A (en) Electron pulse generator for use in annealing surfaces of solids
Kovarik et al. Initiation of hot cathode arc discharges by electron confinement in Penning and magnetron configurations
JP4253925B2 (ja) イオン源
Mingolo et al. Stabilization of a cold cathode electron beam glow discharge for surface treatment
Eden et al. Microdischarge array-assisted ignition of a high-pressure discharge: Application to arc lamps
EP1045423A2 (en) Electron beam gun
Chen et al. Adjustable pulse width and high repetition frequency electron beam extraction from vacuum arc plasma
US5189346A (en) Gas-discharge switch
Belchenko et al. Negative hydrogen ion production in the hollow cathode Penning surface‐plasma source
RU2034356C1 (ru) Источник ионов
Bochkov et al. Sealed-off pseudospark switches (current status and prospects)
US5189345A (en) Gas-discharge switch
RU2144716C1 (ru) Способ включения плазменного тиристора и устройство для его осуществления
RU2654493C1 (ru) Вакуумный разрядник

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20050910