SU1395024A1 - Источник ионов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ионным источникам и может найти применение в радиационной физике дл  модификации физико-хпмических свойств материалов методом ионной имплантации. Цель изобретени  - повьпаение эффективности источника за счет управлени  химическим составом пучка ускоренных ионов. Торцова  поверхность катода сформирована из отдельных элементов, выполненных из различных материалов: напротив каждого элемента расположен соответствующий коммутирующий электрод,, отделенный от катода кольцевым изол то ром, причем рассто ние d от места положени  коммутирующего электрода до ближайшего кра  соответствующего элемента удовлетвор ет условию , где V - скорость перемещени  катодного п тна, по поверхности электрода, С - длительность разр дного импульса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

СО

;о Wi

1 1

Устройство может найти применение р радиационной физике, дл  модификации физико-химических свойств полупроводников , диэлектриков, металлов и сплавов методом ионной имплантации

Цель изобретени  - управление составом ионного потока.

На фиг. 1 изображена конструкци  источника ионов; на фиг. 2 - рабоча  поверхность катода с поджигающими электродами в плане.

Источник ионов содержит катод 1, анод 2, диэлектрическое кольцо 3, ме конструктурную сетку 4, дополнительные элементы 5, ускор ющий электрод 6 источник 7 питани  основного разр да высоковольтный источник 8 ускор ющег напр жени , поджигающие электроды 9, емкостной накопитель 10, резистор 11 блок 12 питани  и коммутации поджигащего импульса.

Источник установлен в вакуумном объеме с давлением PeiTO MM рт.ст. и содержит цилиндрический катод 1, коаксд ально с ним расположенный анод 2. Высоковольтный источник 8 ускор ющего напр жени  включен между анодом 2 и ускор ющим электродрм 6. Источник 7 питани  основного разр да включен параллельно ёмкостному накопителю 10-и электрически соединен с одной стороны с Анодом 2, а с другой стороны через резистор It И блок 12 питани  и коммутации поджигающего импульса - с катодом 1. Рабоча  поверхность катода 1 сформирована из отдельных дополнительных элементов 5, выполненных из различ- ньпс материалов,

Дополнительные элементы 5 пред™ ставл ют собой пластины, например, в виде общих частей кругов радиусами R и г, причем центра круга радиусом находитс  на окружности радиусом R, Напротив точки элемента 5, совпадающей с центром окружности радиусом R, расположены поджигающие электроды 9, каждый из которых электрически соединен с блоком 12 питани  и ког-мутап.ии поджигающих импульсов, Диэлектричес™ кое кольцо 3 электрически раздел ет поджигающие электроды 9 и катод 1. Торцова  поверхность анода 2 закрыта мелкоструктурной сеткой 4.

Источник ионов работает следующим образом. При подаче с блока питани  и.коммутации на электрод 9 поджигающего нмпуЛьса длительностью - 1-10 мк

0

n и амплитудой- 2-5 кВ по поверхности диэлектрического кольца 3 происходит пробой промежутка между поджигающим электродом 9 и дополнительным элементом 5, расположенным напротив него. Образовавша с  после пробо  плазма после расширени  создает дуговой разр д между данным дополнительным эле- ментом 5 и анодом 2 эа счет энергии, запасенной, например, в емкостном накопителе 1.Q, В этом случ ае амплитуда тока разр да определ етс  величиной зар дного напр жени  и значением 5 сопротивлени  резистора R- 11.

ДпиТельность формируемого импульса ионного пучка определ етс  длительностью разр да между анодом 2 и дополнительным элементом 5: С Rp-C.

Плазма, образующа с  за счет дугоn

0

5

0

5

0

5

5

вого разр да, при расширении выходит через мелкоструктурную сетку 4 в уско р ющий зазор, образованный сеткой 4 и ускор ющим электродом 6. Под действием электрического пол , создаваемого высоковольтным источником 8 ускор ющего напр жени , осуществл етс  ускорение ионов из плазмьи Сетка 4 формирует плазменную границу, с которой отбираетс  ток. Источником плазмы  вл етс  катодное п тно, образованное на дополнительном элементе 5. Во врем  горени  дугового разр да катодное п тно перемещаетс  по поверхности дополнительного элемента 5 со скоростью V, слабо завис щей от вида материала катода. Таким образом, за врем  горени  дуги катодное п тно перемещаетс  на рассто ние 1 У- сГ. Поэто- .му чтобы катодное п тно за врем  горени  дуги не успевало перемещатьс  за пределы рабочей поверхности дополнительного элемента 5, выполненного из определенного материала, и тем самым исключалась возможность генерации плазмы нежелательных соседних материалов катода 1 и других дополнительных элементов 5, рассто ние d от точки возникновени  катодного п тн  в любую сторону дополнительного элемента 5 должно удовлетвор ть условию d5 1,

Обеспечива  с помощью блока 12 питани  и коммутации поджигающего импульса поочередную подачу поджигающих импульсов на различные поджигающие электроды 9, последовательно формируют катодные п тна и соответственно генерируют плазму из различных

материалов дополнительных элементов 5, что обеспечивает формирование управл емого по элементному составу пучка

ускоренных ионов.

Claims (2)

1. Источник ионов, содержащий цилиндрический комбинированный катод, сформированный из отдельных элементов разного химического состава, коакси- апьно с ним расположенный анод, поджигающий электрод, источник ускор ющего напр жени , источник питани  раз р да, блок питани  и коммутации поджигающего электрода, отличающий с   тем, что, с целью управлени  составом ионного потока, введены дополнительные поджигающие электроды . Установленные в плоскости торцовой поверхности катода напротив

,

5

1Б

20

соответствующих элементов, прилегаю щих к общей цилиндрической образующей катода, и отделенные от катода коль-г цевым изол тором, причем рассто ниеd

вдоль торцовой .поверхности катода от точки, лежащей на цилиндрической образующей катода напротив любого из поджигающих электродов, до ближайшего кра  соответствующего элемента удовлетвор ет условию d V-C, где V - скорость перемещени , катодного п тна, & - длительность импульса основного разр  ца.

2. Источник ионов по п. 1, о Т - личающийс  тем, что,отдельные элементы разного химического состава имеют pa6o4vro поверхность в форме части круга радиусом г, центр которого расположен на цилиндрической образующей катода напротив соответствующего поджигающего электрода.

/

У

г 9

шиг.1

tPt/Z.2