WO2023222626A1 - Vorrichtung und verfahren zur ionenerzeugung durch ein plasma - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur ionenerzeugung durch ein plasma Download PDF

Info

Publication number
WO2023222626A1
WO2023222626A1 PCT/EP2023/063017 EP2023063017W WO2023222626A1 WO 2023222626 A1 WO2023222626 A1 WO 2023222626A1 EP 2023063017 W EP2023063017 W EP 2023063017W WO 2023222626 A1 WO2023222626 A1 WO 2023222626A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
plasma
ions
generated
generating
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/063017
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Scholze
Fred Pietag
Daniel SPEMANN
Ronny Woyciechowski
Original Assignee
Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V.
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 Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V. filed Critical Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung e.V.
Publication of WO2023222626A1 publication Critical patent/WO2023222626A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/54—Plasma accelerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H—PRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00—Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0081—Electromagnetic plasma thrusters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/4652—Radiofrequency discharges using inductive coupling means, e.g. coils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H7/00—Details of devices of the types covered by groups H05H9/00, H05H11/00, H05H13/00
    • H05H7/08—Arrangements for injecting particles into orbits
    • H05H2007/081—Sources
    • H05H2007/082—Ion sources, e.g. ECR, duoplasmatron, PIG, laser sources

Definitions

  • the present invention relates to a device for ion generation by a plasma according to the preamble of claim 1 and a method for ion generation by a plasma according to the preamble of claim 9.
  • Generated ions can be used in a variety of applications.
  • ions are used for material processing. After their generation, the ions are usually accelerated via an adapted electric field so that they receive a certain kinetic energy. In order to avoid charging-related shielding, especially with non-conductive materials (e.g. insulating substrates or targets), it is desirable to neutralize the ions.
  • Low-pressure plasma discharges are used to ionize the fuel gas.
  • the ions generated in this process always have a positive charge and are accelerated by a multi-aperture grid system.
  • the grid system itself consists of a stack of electrically insulated grids that can be subjected to positive and negative voltages of up to several 1000 V. In the simplest case, a grid system consists of just two grids. But there are also constellations with up to four and five grids.
  • Every satellite equipped with an ion engine has at least one neutralizer, which generates the same amount of electrons as the ion engine and thus removes the excess negative charge.
  • the neutralizer is arranged in such a way that the beam of electrons is injected into the ion beam at an angle.
  • plasma bridge neutralizers In addition to the hollow cathodes commonly used in space travel, plasma bridge neutralizers (PBN) have become established as neutralizers. A high-density plasma is created in a small space, from which electrons are extracted, which are used to neutralize the space charge or ions as described above. The same excitation mechanisms are used for plasma generation in the neutralizer as for ion generation (hollow cathode, high-frequency and ECR discharges). Simple hot cathodes are conceivable for use, but are not particularly suitable for space applications due to their short service life. To operate the neutralizers, a similar system of supply units is required as for the ion source, but with different parameters such as gas quantity, voltages and power. Due to requirements regarding redundancy, these systems often exist multiple times. Another disadvantage of this configuration is that the electron beam generated is injected into the ion beam at an angle, which results in an inhomogeneous or non-axially symmetrical charge distribution.
  • beam switches are also used, in which the voltages on the extraction grids are reversed in the kHz range so that ions and electrons are extracted alternately.
  • the time average is the effectively extracted proportion of Ions are reduced, so that in the case of surface processing, the process times must be increased accordingly to achieve the same result.
  • the use of a beam switch also represents another potential source of error.
  • the object of the present invention to demonstrate a simple and safe way to generate ions.
  • the ions should be neutralized easily and without many additional parts and devices.
  • production should be possible with a cost-effective, compact ion beam source.
  • a highly stable process control with defined adjustable kinetic energies and current densities should be made possible.
  • the discharge chamber is divided into at least two spatially and/or electrically separate areas to generate the plasma.
  • the device can then be kept very compact because only one means of plasma generation is used.
  • the discharge chamber for generating the plasma is manufactured in such a way that two electrically separate, in particular closely spaced, plasma spaces are formed, with one plasma feeding the ion extraction and the other plasma feeding the generation of further charged particles.
  • the device according to the invention for generating ions by a plasma wherein there is a first chamber which is used for ion extraction and which is surrounded by means for generating the plasma, is characterized in that there is a second chamber which is used to extract further charged particles, which are used by a plasma was generated, the second chamber also being surrounded by the means for generating the plasma, so that the means for generating the plasma feed both the plasma in the first chamber and the plasma in the second chamber.
  • the means for generating the plasma comprise an induction coil, with the first chamber and the second chamber being arranged inside the induction coil. This makes construction particularly simple and requires little space.
  • the second chamber is arranged in the first chamber, with the first chamber preferably being arranged concentrically around the second chamber. This allows the charged particles from the second chamber to be irradiated coaxially into the ions generated in the first chamber.
  • the first chamber is arranged electrically insulated from the second chamber, the first chamber and/or the second chamber preferably having an electrically insulating wall material, the wall material being in particular a ceramic material. This means the structure can be kept particularly simple and compact.
  • the first chamber and/or the second chamber have at least one extraction opening, the extraction opening preferably having at least one aperture. This means that the ions or charged particles can be easily extracted from the device and the beam can also be shaped.
  • At least one grid is arranged in the extraction opening. This makes it easy to define the parameters of the beam currents.
  • the grid system has a bias grid, preferably in the form of a metal foil, in particular a molybdenum foil, and an extraction grid, preferably one or more further grids.
  • a bias grid preferably in the form of a metal foil, in particular a molybdenum foil
  • an extraction grid preferably one or more further grids.
  • the grid system is particularly simple to construct. If more than two gratings are used, more defined beam shaping can be achieved. Besides, can Such additional grids also serve as erosion protection.
  • a molybdenum foil other high-melting metals and alloys such as titanium and tungsten or graphite, pyrographite and CFC can also be used.
  • the second chamber is used for electron extraction and thereby forms a neutralizer for the ions generated.
  • the device can be used to process insulating materials or also as an ion drive.
  • the second chamber is used for ion extraction. This makes it possible to provide a second ion source for other ion species.
  • the device according to the invention is used.
  • the plasma is generated by applying a high frequency to an induction coil, preferably in the range 0.9 to 100 MHz. This allows the discharge to be carried out particularly efficiently.
  • electrons are generated in the second chamber and extracted from it in order to neutralize the ions generated in the first chamber, the neutralized ions preferably being used as part of an ion beam source for material processing or as part of an ion engine .
  • both the material processing of insulating materials and the ion drive are particularly efficient and process-stable.
  • ions are generated in the second chamber and extracted from it in order to mix these ions with the ions generated in the first chamber. This makes it particularly easy to produce mixtures of different ion species within an ion source.
  • FIG. 1 shows the device according to the invention for ion generation according to a preferred embodiment in a perspective view from the front
  • FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in a perspective view from behind
  • Fig. 3 shows the device according to Fig. 1 in a top view from the front and
  • Fig. 4 shows the device according to Fig. 1 in a sectional view.
  • FIG. 1 to 4 show the device 10 according to the invention for ion generation according to a preferred embodiment in various views.
  • the device 10 has a housing 12 which includes a front 14, a rear wall 16 and struts 18 connecting these.
  • a plasma vessel 20 is arranged between the front 14 and the rear wall 16.
  • the front 14 forms the end of the plasma vessel 20 and centers and fixes it.
  • the plasma vessel 20 is connected in one piece to a coaxial wall formation 22, which encloses a first discharge chamber 24 in a first annular section and encloses a second discharge chamber 26 in a second cylindrical section.
  • These discharge chambers 24, 26 are therefore designed to be spatially separated from one another
  • the lengths of the discharge chambers 24, 26 are approximately 40 mm, the diameter of the first discharge chamber 24 is 40 mm and the diameter of the second discharge chamber 26 is 14 mm.
  • the first discharge chamber 24 has an extraction opening 27, which is defined by the wall 22 and the front 14 and which is closed by a perforated foil 28 acting as a screen grid, which is preferably a molybdenum foil.
  • This perforated film 28 preferably has a thickness of 0.2 mm.
  • This perforated film 28 is kept at a potential of 1.4 to 1.5 keV and thereby draws a beam current of approximately 20 mA. This perforated film 28 thus acts as a bias grid.
  • the wall formation 22 preferably consists of an insulator, in particular of a ceramic, so that the two discharge chambers 24, 26 are electrically insulated from one another.
  • An extraction grid 30, which has numerous apertures 32, is arranged in front of the perforated film 28 at a small distance of, for example, 0.5 mm.
  • This extraction grid 30 is preferably made of graphite and has a thickness of 1 mm. It is at a potential of approximately -400 eV, whereby the ions generated are extracted and accelerated through the apertures 32.
  • connections 28a, 30a are provided for applying the respective potential to the perforated film 28 and the grid 30.
  • the second discharge chamber 26 is closed by the rear cover 34, in which the central gas inlet 36 for the second discharge chamber 26 and the gas inlet 38 for the first discharge chamber 24 are located.
  • the gas inlet 36 for the second discharge chamber is designed to be electrically conductive so that a potential could be applied to it. This allows the positive charges to be dissipated during the extraction of electrons. In addition, the electrons generated in the second discharge chamber 26 could thereby be accelerated if necessary.
  • all typical working gases i.e. all ionizable gaseous species, such as noble gases, oxygen, nitrogen and reactive gases, can be used as working gases for ion generation.
  • ionizable gaseous species such as noble gases, oxygen, nitrogen and reactive gases
  • xenon and krypton are usually used.
  • the electrons can be generated using the same working gas or a different one, for example a lighter one in space travel, because this gas does not have to be used for thrust and weight could therefore be saved.
  • an acceleration grid could alternatively or additionally be used for the electrons.
  • windings 44 of an induction coil 46 are placed in corresponding recesses 42, which serve to generate plasma in the two chambers 24, 26. Since both chambers 24, 26 are located within the induction coil 46, both discharges are fed by a single excitation, which operate independently of one another due to the electrical insulation.
  • the induction coil 46 is subjected to a high frequency, preferably in the range 0.9 to 100 M Hz, via the electrical connection 48a, 48b.
  • Chamber 26 is arranged coaxially within the first chamber 24.
  • the first chamber could also be arranged coaxially within the second chamber.
  • Any other arrangements and geometries of the two chambers can also be used, whereby two and more first chambers and / or two and more second chambers could also be used. These first and second chambers could each generate different charged particles. It is essential that the first chamber and the second chamber have discharges that are separate from one another, but are powered by the same excitation.
  • ions could also be generated in the second chamber, which could be a different ion species.
  • first chambers there could be several different first chambers in which different ion species are generated and there could be one or more second chambers for generating electrons to neutralize them.
  • the present invention provides a simple and safe way to generate ions.
  • the ions generated can be mixed and/or neutralized easily and without many additional parts and devices.
  • the device required for this is very compact and inexpensive, since only one excitation system is required for two spatially and/or electrically separate areas 24, 26 of a plasma vessel 20. In this way, at least one complete excitation system can be saved, thereby gaining space and degrees of freedom (e.g. in the movement of the device itself).
  • the device 10 according to the invention can be used both as an ion engine and for material processing, and can therefore be used universally, with the kinetic energy being precisely adjustable via the grid system 28, 30 and the current density via the gas flow and the power of the plasma excitation.
  • the device 10 Used as an ion engine, the device 10 simultaneously generates a positive beam
  • Ions and these neutralizing electrons whose current strength is identical in magnitude.
  • the ion beam generates the necessary thrust due to the law of conservation of momentum for missiles and the electrons remove the excess negative charges caused by the ion generation in the plasma and thereby avoid charging the missile. Since the electron beam emerges largely in the direction of the ion beam, good coupling between ions and electrons and continuous beam neutralization are achieved.
  • the device 10 Used as an ion source in the processing of materials, the device 10 also simultaneously generates a beam of positive and negative charge carriers. These can then be used with electrically insulating materials (substrates or targets). There they hit the surface and lead to interaction processes, such as: B. material removal, layer and surface modification as well as secondary to layer growth. The fact that the same number of positive and negative charge carriers hit the material prevents the material from becoming charged, which would otherwise lead to a repulsion of ions in electrically insulating materials and, as a result, to an unstable process.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine einfache und sichere Möglichkeit zur Ionenerzeugung bereitgestellt. Dabei können die erzeugten Ionen einfach und ohne viele zusätzliche Teile und Geräte gemischt und/oder neutralisiert werden. Die dazu notwendige Vorrichtung (10) ist sehr kompakt und kostengünstig aufgebaut, da lediglich ein Anregungssystem (44) für zwei räumlich und/oder elektrisch getrennte Bereiche (24, 26) eines Plasmagefäßes (20) erforderlich ist. So kann mindestens ein komplettes Anregungssystem eingespart werden, wodurch Platz und Freiheitsgrade (z.B. bei der Bewegung der Vorrichtung selbst) gewonnen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (10) kann dabei sowohl als Ionentriebwerk als auch zur Materialbearbeitung eingesetzt werden, ist also universell einsetzbar, wobei die kinetische Energie über das Gittersystem (28, 30) und die Stromdichte über den Gasfluss und die Leistung der Plasmaanregung genau einstellbar sind.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR IONENERZEUGUNG DURCH EIN PLASMA
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lonenerzeugung durch ein Plasma nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren zur lonenerzeugung durch ein Plasma nach dem Oberbegriff von Anspruch 9.
Erzeugte Ionen können in einer Vielzahl von Anwendungsfällen eingesetzt werden.
Beispielsweise werden Ionen zur Materialbearbeitung eingesetzt. Dabei werden die Ionen nach deren Erzeugung zumeist über ein angepasstes elektrisches Feld so beschleunigt, dass sie eine bestimmte kinetische Energie erhalten. Um keine aufladungsbedingte Abschirmung, insbesondere bei nichtleitenden Materialien (beispielsweise isolierende Substrate oder Targets) zu erhalten, ist es wünschenswert, die Ionen zu neutralisieren.
Außerdem werden elektrische Antriebe in der Raumfahrt auf der Grundlage von Gitterionentriebwerken seit vielen Jahren sowohl für das Aufspu len in den Orbit, die Lagekorrektur von Telekommunikationssatelliten als auch für interplanetare und interstellare M issionen eingesetzt. Auch viele zukünftige M issionen können auf Grund der Flugzeit, des M issionsprofils und der notwendigen Treibstoffmenge nur mit elektrischen Antrieben geflogen werden.
Dabei ist allen elektrischen Triebwerken gemeinsam, dass der erzeugte Schub durch die Beschleunigung von Ionen in einem elektrischen Feld in den freien Raum erzeugt wird. Auf Grund des Impulserhaltungssatzes erfährt der Flugkörper (beispielsweise ein Satellit oder dgl.) einen Impuls gleichen Betrages wie die abgestoßenen Ionen, aber in entgegengesetzter Richtung. Um einen möglichst hohen Schub zu erzeugen, müssen die Ionen eine große Masse besitzen und sich leicht ionisieren lassen. Deshalb wird seit vielen Jahren Xenon als Treibstoff für elektrische Antriebe eingesetzt. Auf Grund des immer steigenden Bedarfes an Xenon auch in anderen Industriezweigen und des damit verbundenen steigenden Preises werden jedoch alternative Treibstoffe wie zum Beispiel Krypton, Jod und schwere Moleküle diskutiert, die aber meistens aufwändiger in der Handhabung sind und sich nicht so effektiv ionisieren lassen wie Xenon. Zur Ionisierung des Treibstoffgases werden Niederdruckpla smaentladungen verwendet. Die dabei erzeugten Ionen besitzen wiederum stets eine positive Ladung und werden durch ein M ultiapertur-Gittersystem beschleunigt. Das Gittersystem selbst besteht aus einem Stapel elektrisch isolierter Gitter, die mit positiven u nd negativen Spannungen bis zu mehreren 1000 V beaufschlagt werden können. Im einfachsten Fall besteht ein Gittersystem aus nur zwei Gittern. Es gibt aber auch Konstellationen mit bis zu vier und fünf Gittern.
Das Erzeugen des Schubes auf der Grundlage des Ausstoßens von Ionen mit positiver Ladung führt zu einem Überschuss an negativen Ladungsträgern auf dem Satelliten und damit der Ausbildung eines negativen Potentialfeldes um den Satelliten. Dies verhindert das weitere Ausstößen von positiven Ionen und damit die Erzeugung des Schubes. Deshalb besitzt jeder mit einem Ionentriebwerk ausgerüstete Satellit mindestens einen Neutralisator, der betragsmäßig den gleichen Strom an Elektronen wie das Ionentriebwerk erzeugt und damit die überschüssige negative Ladu ng abtransportiert. Dabei ist der Neutralisator so angeordnet, dass der Strahl an Elektronen schräg in den lonenstrahl injiziert wird.
Als Neutralisatoren haben sich, neben den in der Raumfahrt verbreiteten Hohlkathoden, Plasma-Brücken-Neutralisatoren (PBN) etabliert. Dabei wird in einem kleinen Raum ein hochdichtes Plasma erzeugt, aus dem Elektronen extrahiert werden, die wie oben beschrieben zur Neutralisation der Raumladung bzw. der Ionen benutzt werden. Für die Plasmaerzeugung im Neutralisator kommen die gleichen Anregungsmechanismen wie für die lonenerzeugung zum Einsatz (Hohlkathoden-, Hochfrequenz- und ECR-Entladungen). Einfache Glühkathoden sind für den Einsatz denkbar, aber auf Grund der geringen Lebensdauer insbesondere für Raumfahrtanwendungen nicht geeignet. Für den Betrieb der Neutralisatoren wird ein ähnliches System an Versorgungseinheiten wie für die lonenquelle benötigt, jedoch mit anderen Parametern wie Gasmenge, Spannungen und Leistung. Auf Grund von Anforderungen bzgl. der Redundanz sind diese Systeme oftmals auch mehrfach vorhanden. Nachteilig an dieser Ausgestaltung ist zudem, dass der erzeugte Elektronenstrahl unter einem Winkel in den lonenstrahl eingeschossen wird, wodurch sich eine inhomogene bzw. nicht axialsymmetrische Ladungsverteilung ergibt.
Alternativ werden auch Strahlschalter verwendet, bei denen die Spannungen an den Extraktionsgittern im kHz-Bereich so umgepolt werden, dass abwechselnd Ionen und Elektronen extrahiert werden. Im zeitlichen M ittel wird dabei der effektiv extrahierte Anteil von Ionen verringert, sodass im Falle einer Oberflächenbearbeitung die Prozesszeiten entsprechend erhöht werden müssen, um dasselbe Resultat zu erzielen. Bezüglich einer hochstabilen Prozessführung stellt der Einsatz eines Strahlschalters darüber hinaus eine weitere potenzielle Fehlerquelle dar.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein e einfache und sichere Möglichkeit zur lonenerzeugung aufzuzeigen. Insbesondere sollen die Ionen einfach und ohne viele zusätzliche Teile und Geräte neutralisiert werden können. Vorzugsweise soll die Herstellung mit einer kostengünstigen, kompakten lonenstrahlquelle möglich sein. Bevorzugt soll dabei eine hochstabile Prozessführung mit definiert einstellbaren kin etischen Energien und Stromdichten ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 1 und dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 9. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und i n der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den Figuren angegeben.
Erfinderseits wurde erkannt, dass diese Aufgabe in überraschender Art und Weise dadurch besonders einfach gelöst werden kann, wenn sowohl für die Erzeugung der Ionen als auch für die Erzeugung der weiteren geladenen Teilchen dieselben M ittel zur Plasmaerzeugung verwendet werden. Anders gesagt wird die Entladungskammer zur Erzeugung des Plasmas in mindestens zwei räumlich und/oder elektrisch getrennte Bereich unterteilt. Dann kann die Vorrichtung sehr kompakt gehalten werden, weil nur ein Mittel zur Plasmaerzeugung verwendet wird. Vorzugsweise wird die Entladungskammer für die Erzeugung des Plasmas so gefertigt, dass zwei elektrisch getrennte, insbesondere eng beieinander liegende Plasmaräume gebildet werden, wobei ein Plasma die lonenextraktion und das andere Plasma die Erzeugung der weiteren geladenen Teilchen speist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur lonenerzeugung durch ein Plasma, wobei eine erste Kammer besteht, die der lonenextraktion dient und die von Mitteln zur Erzeugung des Plasmas umgeben ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kammer besteht, die der Extraktion weiterer geladener Teilchen dient, die durch ein Plasma erzeugt wurden, wobei die zweite Kammer ebenfa lls von den M itteln zur Erzeugung des Plasmas umgeben ist, so dass die M ittel zur Erzeugung des Plasmas sowohl das Plasma in der ersten Kammer als auch das Plasma in der zweiten Kammer speisen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Mittel zur Erzeugung des Plasmas eine Induktionsspule umfassen, wobei die erste Karner und die zweite Kammer im Inneren der Induktionsspule angeordnet sind. Dadurch ist der Aufbau besonders einfach und erfordert wenig Bauraum.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Kammer in der ersten Kammer angeordnet ist, wobei die erste Kammer bevorzugt konzentrisch um die zweite Kammer angeordnet ist. Dadurch können die geladenen Teilchen aus der zweiten Kammer koaxial in die erzeugten Ionen der ersten Kammer eingestrahlt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Kammer von der zweiten Kammer elektrisch isoliert angeordnet ist, wobei die erste Kammer und/oder die zweite Kammer bevorzugt ein elektrisch isolierendes Wandmaterial aufweisen, wobei das Wandmaterial insbesondere ein keramisches Material ist. Dadurch kann der Aufbau besonders einfach und kompakt gehalten werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erste Kammer und/oder die zweite Kammer zumindest eine Extraktionsöffnung aufweisen, wobei die Extraktionsöffnung bevorzugt zumindest eine Apertur aufweist. Dadurch lassen sich die Ionen bzw. geladen Teilchen einfach aus der Vorrichtung extrahieren und auch eine Strahlform ung vornehmen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass in der Extraktionsöffnung zumindest ein Gitter, bevorzugt ein Gittersystem angeordnet ist. Dadurch lassen sich die Strahlströme in ihren Parametern einfach definieren.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gittersystem ein Bias-Gitter, bevorzugt in Form einer Metallfolie, insbesondere einer Molybdänfolie aufweist und ein Extraktionsgitter, wobei vorzugsweise ein oder mehrere weitere Gitter bestehen . Dadurch ist das Gittersystem besonders einfach aufgebaut. Wenn mehr als zwei Gitter verwendet werden, kann eine definiertere Strahlformung vorgenommen werden. Außerdem können solche zusätzlichen Gitter auch als Erosionsschutz dienen. Anstelle einer Molybdänfolie können auch andere hochschmelzende Metalle und Legierungen wie Titan und Wolfram o- der auch Graphit, Pyrografit und CFC zum Einsatz kommen .
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Kammer der Elektronenextraktion dient und dadurch einen Neutralisator für die erzeugten Ionen bildet.
Dadurch kann die Vorrichtung bei isolierenden Materialen zu deren Bearbeitung verwendet werden oder aber auch als lonenantrieb.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Kammer der lonenex- traktion dient. Damit kann eine zweite lonenquelle für andere lonenspezies bereitgestellt werden.
Unabhängiger Schutz wird beansprucht für das erfindungsgemäße Verfahren zur lonener- zeugung durch ein Plasma, wobei eine erste Kammer besteht, die der lonenextraktion dient und die von Mitteln zur Erzeugung des Plasmas umgeben ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in einer zweiten Kammer weitere geladene Teilchen erzeugt und extrahiert werden, wobei die weiteren geladene Teilchen durch ein Plasma so erzeugt werden, dass die M ittel zur Erzeugung des Plasmas sowohl das Plasma in der ersten Kammer als auch das Plasma in der zweiten Kammer speisen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Plasma durch Beaufschlagung einer Induktionsspule mit einer Hochfrequenz, bevorzugt im Bereich 0,9 bis 100 M Hz, erzeugt wird. Dadurch kann die Entladung besonders effizient bewirkt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass in der zweiten Kammer Elektronen erzeugt und aus dieser extrahiert werden, um die in der ersten Kammer erzeugten Ionen zu neutralisieren, wobei die neutralisierten Ionen bevorzugt im Rahmen einer lonenstrahlquelle zur Materialbearbeitung oder im Rahmen ein es Ionentriebwerks verwendet werden. Dadurch sind sowohl die Materialbearbeitung bei isolierenden Materialien als auch der lonenantrieb besonders effizient und prozessstabil ausgebildet. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass in der zweiten Kammer Ionen erzeugt und aus dieser extrahiert werden, um diese Ionen mit den in der ersten Kammer erzeugten Ionen zu mischen. Dadurch können besonders einfach Mischungen von verschiedenen lonenspezies im Rahmen einer lonenquelle erzeugt werden.
Die Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Figuren deutlich werden. Dabei zeigen rein schematisch:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur lonenerzeugung nach einer bevorzugten Ausgestaltung in einer perspektivischen Ansicht von vorn,
Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht von hinten,
Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 1 in Draufsicht von vorn und
Fig. 4 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Schnittansicht.
In den Fig. 1 bis 4 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur lonenerzeugung nach einer bevorzugten Ausgestaltung in verschiedenen Ansichten gezeigt.
Es ist zu erkennen, dass die Vorrichtung 10 ein Gehäuse 12 aufweist, das eine Front 14, eine Rückwand 16 und diese verbindende Streben 18 umfasst. Zwischen der Front 14 und der Rückwand 16 ist ein Plasmagefäß 20 angeordnet. Die Front 14 bildet den Abschluss des Plasmagefäßes 20 und zentriert und fixiert dieses.
Das Plasmagefäß 20 ist einteilig mit einer koaxialen Wandausformung 22 verbunden, die in einem ersten ringförmigen Abschnitt eine erste Entladungskammer 24 umschließt und in einem zweiten zylindrischen Abschnitt eine zweite Entladungskammer 26 umschließt. Diese Entladungskammern 24, 26 sind somit räumlich voneinander getrennt ausgebildet
Vorzugsweise betragen die Längen der Entladungskammern 24, 26 etwa 40 mm, der Durchmesser der ersten Entladungskammer 24 40 mm und der Durchmesser der zweiten Entladungskammer 26 14 mm. Die erste Entladungskammer 24 weist eine Extraktionsöffnung 27 auf, die durch die Wandung 22 und die Front 14 definiert wird und die von einer als Schirmgitter wirkenden Lochfolie 28 verschlossen ist, wobei es sich vorzugsweise um eine Molybdänfolie handelt. Diese Lochfolie 28 weist bevorzugt eine Dicke von 0,2 mm auf. Diese Lochfolie 28 ist auf einem Potential von 1,4 bis 1,5 keV gehalten und zieht dadurch einen Beamstrom von ca. 20 mA ab. Diese Lochfolie 28 wirkt somit als Bias-Gitter.
Die Wandausformung 22 besteht bevorzugt aus einem Isolator, insbesondere aus einer Keramik, so dass die beiden Entladungskammern 24, 26 voneinander elektrisch isoliert sind.
Vor der Lochfolie 28 ist in einem geringen Abstand von beispielsweise 0,5 mm ein Extraktionsgitter 30 angeordnet, das zahlreiche Aperturen 32 aufweist. Dieses Extraktionsgitter 30 besteht vorzugsweise aus Graphit und weist eine Dicke von 1 mm auf. Es liegt auf einem Potential von ca. -400 eV, wodurch die erzeugten Ionen durch die Aperturen 32 extrahiert und beschleunigt werden.
Für die Beaufschlagung der Lochfolie 28 und des Gitters 30 mit dem jeweiligen Potential sind die Anschlüsse 28a, 30a vorgesehen.
Die zweite Entladungskammer 26 ist durch den rückseitigen Deckel 34 verschlossen, in dem sich der zentrale Gaseinlass 36 für die zweite Entladungskammer 26 und der Gaseinlass 38 für die ersten Entladungskammer 24 befinden. Der Gaseinlass 36 für die zweite Entladungskammer ist elektrisch leitend ausgebildet, so dass daran ein Potential angelegt werden könnte. Dadurch können die positiven Ladungen während der Extraktion von Elektronen abgeleitet werden. Außerdem könnten die in der zweiten Entladungskammer 26 erzeugten Elektronen dadurch beschleunigt werden, sofern das erforderlich ist.
Frontseitig befindet sich in der Wandausformung 22 ein Loch 40 mit 0,5 mm Durchmesser. Durch dieses Loch 40 werden die in der zweiten Kammer 26 erzeugten Elektronen extrahiert. Dafür ist kein gesondertes Gitter erforderlich, weil die in der ersten Kammer 24 erzeugten Ionen eine Raumladungszone aufbauen, die über eine Plasmabrücke die in der zweiten Kammer 26 erzeugten Elektronen durch das Loch 40 herausziehen. Dabei fließen sehr hohe Ströme von ca. 20 mA. Dies entspricht dem über die Folie 28 abgezogenen Beamstrom, so dass die Gesamtladung wieder ausgeglichen ist. Die Gestaltung der Vorrichtung 10 garantiert somit, dass der betragsmäßig gleiche Strom an Ionen und Elektronen erzeugt wird. Durch die aus dem Loch 40 herausgezogenen Elektronen werden die aus der ersten Kammer 24 extrahierten Ionen neutralisiert.
Als Arbeitsgase für die lonenerzeugung können grundsätzlich sämtliche typischen Arbeitsgase, also alle ionisierbaren gasförmigen Spezies, wie Edelgase, Sauerstoff, Stickstoff sowie reaktive Gase verwendet werden, im Zusammenhang mit einem Ionentriebwerk werden üblicherweise Xenon und Krypton eingesetzt. Die Erzeugung der Elektronen kann dabei mit demselben Arbeitsgas erfolgen oder auch einem anderen, in der Raumfahrt beispielsweise einem leichteren, weil dieses Gas nicht für den Schub verwendet werden muss und daher Gewicht eingespart werden könnte.
Anstelle eines einzelnen Lochs 40 könnten auch mehrere Löcher zum Einsatz kommen. Außerdem könnte alternativ oder zusätzlich ein Beschleunigungsgitter für die Elektronen verwendet werden.
Um die äußere Wandungsform 22 sind in entsprechenden Vertiefungen 42 Windungen 44 einer Induktionsspule 46 gelegt, die der Plasmaerzeugung in den beiden Kammern 24, 26 dienen. Da sich beide Kammern 24, 26 innerhalb der Induktionsspule 46 befinden, werden beide Entladungen durch eine einzige Anregung gespeist, die aufgrund der elektrischen Isolierung unabhängig voneinander betrieben werden. Die Induktionsspule 46 wird über den elektrischen Anschluss 48a, 48b mit einer Hochfrequenz, bevorzugt im Bereich 0,9 bis 100 M Hz beaufschlagt. Somit sind durch die räumliche Anordnung der beiden Plasmaräume in den Kammern 24, 26 zur Anregung beider Entladungen nur eine Induktionsspule 46 und eine Hochfrequenzversorgung (nicht gezeigt) erforderlich, was die Komplexität des Systems erheblich reduziert. Dabei sind neben den gängigen Spulengeometrien wie Zylinder-, Konus- und planaren Spulen auch andere Querschnittsformen wie Rechteck, Trapez bzw. beliebige runde und n-eckige Formen möglich, deren geometrische Abmessungen auch entlang der Längsachse L der Vorrichtung 10 variieren können.
Vorstehend ist die Erfindung anhan d eines Beispiels erläutert worden, bei dem die zweite
Kammer 26 koaxial innerhalb der ersten Kammer 24 angeordnet ist. Die erste Kammer könnte auch koaxial innerhalb der zweiten Kammer angeordnet sein. Außerdem könnten auch beliebige andere Anordnungen und Geometrien der beiden Kammern verwendet werden, wobei auch zwei und mehr erste Kammern und/oder zwei und mehr zweite Kammern verwendet werden könnten. Diese ersten und zweiten Kammern könnten jeweils unterschiedliche geladene Teilchen erzeugen. Wesentlich ist, dass die erste Kammer und die zweite Kammer voneinander getrennte Entladungen aufweisen, die aber durch dieselbe Anregung gespeist werden.
Außerdem ist die Erfindung anhand eines Beispiels beschrieben worden, bei dem die in der ersten Kammer 24 erzeugten Ionen durch in der zweiten Kammer 26 erzeugte Elektronen neutralisiert werden.
Alternativ könnten auch in der zweiten Kammer ebenfalls Ionen erzeugt werden, wobei es sich um eine andere lonenspezies handeln könnte.
Außerdem könnten mehrere unterschiedliche erste Kammern bestehen, in denen unterschiedliche lonenspezies erzeugt werden und es könnten ein oder mehrere zweite Kammern zur Erzeugung von Elektronen zu deren Neutralisierung bestehen.
Aus der vorstehenden Darstellung ist deutlich geworde n, dass mit der vorliegenden Erfindung eine einfache und sichere Möglichkeit zur lonenerzeugung bereitgestellt wird. Dabei können die erzeugten Ionen einfach und ohne viele zusätzliche Teile und Geräte gemischt und/oder neutralisiert werden. Die dazu notwendige Vorrichtung ist sehr kompakt und kostengünstig aufgebaut, da lediglich ein Anregungssystem für zwei räumlich und/oder elektrisch getrennte Bereiche 24, 26 eines Plasmagefäßes 20 erforderlich ist. So kann mindestens ein komplettes Anregungssystem eingespart werden, wodurch Platz und Freiheitsgrade (z.B. bei der Bewegung der Vorrichtung selbst) gewonnen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 kann dabei sowohl als Ionentriebwerk als auch zur Materialbearbeitung eingesetzt werden, ist a lso universell einsetzbar, wobei die kinetische Energie über das Gittersystem 28, 30 und die Stromdichte über den Gasfluss und die Leistung der Plasmaanregung genau einstellbar sind.
Als Ionentriebwerk verwendet erzeugt die Vorrichtung 10 gleichzeitig einen Strahl positiver
Ionen und diese neutralisierenden Elektronen, deren Stromstärke betragsmäßig identisch ist. Der lonenstrahl erzeugt aufgrund des Impulserhaltungssatzes den notwendigen Schub für Flugkörper und die Elektronen führen die durch die lonenerzeugung im Plasma entstehenden überzähligen negativen Ladungen ab und vermeiden dadurch eine Aufladung des Flugkörpers. Da der Elektronenstrahl weitgehend in Richtung des lonenstrahles austritt, wird eine gute Kopplung zwischen Ionen und Elektronen und eine kontinuierliche Strahlneutralisation erzielt.
Als lonenquelle in der Bearbeitung von Materialien verwendet, erzeugt die Vorrichtung 10 ebenfalls gleichzeitig einen Strahl positiver und negativer Ladungsträger. Diese können dann bei elektrisch isolierenden Materialien (Substrate oder Targets) verwendet wer den. Sie treffen dort auf die Oberfläche auf und führen zu Wechselwirkungsprozessen, wie z. B. Materialabtrag, Schicht- und Oberflächenmodifizierung sowie sekundär zu Schichtwachstum. Dadurch, dass gleich viele positive und negative Ladungsträger auf das Ma terial auftreffen, wird eine Aufladung des Materials vermieden, was bei elektrisch isolierenden Materialen sonst zu einer Abstoßung der Ionen und in der Folge zu einer instabilen Prozessführung führen würde.
Alle in der allgemeinen Beschreibung der Erfind ung, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele, den nachfolgenden Ansprüchen und in den Figuren dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. Diese Merkmale bzw. Merkmalskombinationen können jeweils eine selbständige Erfindung begründen, deren Inanspruchnahme sich ausdrücklich vorbehalten wird. Dabei müssen einzelne Merkmale aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels nicht zwingend mit ein oder mehreren oder allen anderen in der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels angegebenen Merkmale kombiniert werden, diesbezüglich ist jede Unterkombination ausdrücklich mit offenbart. Außerdem können gegenständliche Merkmale einer Vorrichtung umformuliert auch als Verfahrensmerkmale Verwendu ng finden und Verfahrensmerkmale können umformuliert als gegenständliche Merkmale einer Vorrichtung Verwendung finden. Eine solche Umformulierung ist somit automatisch mit offenbart. Bezugszeichenliste
10 erfindungsgemäße Vorrichtung zur lonenerzeugung nach einer bevorzugten
Ausgestaltung
12 Gehäuse
14 Front
16 Rückwand
18 Streben
20 Plasmagefäß
22 Wandausformung
24 erste Entladungskammer, erste Kammer
26 zweite Entladungskammer, zweite Kammer
27 Öffnung in erster Entladungskammer 24, Extraktionsöffnung
28 Lochfolie, Bias-Gitter bzw. Schirmgitter
28a Anschluss für Lochfolie 28
30 Extraktionsgitter
30a Anschluss für Extraktionsgitter 30
32 Aperturen
34 Deckel
36 zentraler Gaseinlass für die zweite Entladungskammer 26
38 Gaseinlass für die ersten Entladungskammer 24
40 Loch in zweiter Entladungskammer 26, Extraktionsöffnung
42 Vertiefungen in der äußeren Wandungsform 22
44 Windungen
46 Induktionsspule
48a, 48b elektrischer Anschluss der Induktionsspule 46 für Hochfrequenz
L Längsachse der Vorrichtung 10

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zur lonenerzeugung durch ein Plasma, wobei eine erste Kammer (24) besteht, die der lonenextraktion dient und die von M itteln (46) zur Erzeugung des Plasmas umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Kammer (26) besteht, die der Extraktion weiterer geladener Teilchen dient, die durch ein Plasma erzeugt wurden, wobei die zweite Kammer (26) ebenfalls von den Mitteln (46) zur Erzeugung des Plasmas umgeben ist, so dass die Mittel (46) zur Erzeugung des Plasmas sowohl das Plasma in der ersten Kammer (24) als auch das Plasma in der zweiten Kammer (26) speisen.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die M ittel (46) zur Erzeugung des Plasmas eine Induktionsspule (44, 46) umfassen, wobei die erste Kam mer (24) und die zweite Kammer (26) im Inneren der Induktionsspule (44, 46) angeordnet sind.
3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kammer (26) in der ersten Kammer (24) angeordnet ist, wobei die erste Kammer (24) bevorzugt konzentrisch um die zweite Kammer (26) angeordnet ist.
4. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (24) von der zweiten Kammer (26) elektrisch isoliert angeordnet ist, wobei die erste Kammer (24) und/oder die zweite Kammer (26) bevorzugt ein elektrisch isolierendes Wandmaterial (22) aufweisen, wobei das Wandmaterial (22) insbesondere ein keramisches Material ist.
5. Vorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kammer (24) und/oder die zweite Kammer (26) zumindest eine Extraktionsöffnung (27, 40) aufweisen, wobei die Extraktionsöffnung (27) bevorzugt zumindest eine Apertur (32) aufweist.
6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Extraktionsöffnung (27) zumindest ein Gitter (28, 30), bevorzugt ein Gittersystem angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gittersystem ein Bias-Gitter (28), bevorzugt in Form einer Metallfolie, insbesondere einer Molybdänfolie aufweist und ein Extraktionsgitter (30), wobei vorzugsweise ein oder mehrere weitere Gitter bestehen.
8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kammer (26) der Elektronenextraktion dient und dadurch einen Neutralisator für die erzeugten Ionen bildet oder dass die zweite Kammer (26) der lonenextraktion dient.
9. Verfahren zur lonenerzeugung durch ein Plasma, wobei eine erste Kammer (24) besteht, die der lonenextraktion dient und die von Mitteln (46) zur Erzeugung des Plasmas umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweiten Kammer (26) weitere geladene Teilchen erzeugt und extrahiert werden, wobei die weiteren geladene Teilchen durch ein Plasma so erzeugt werden, dass die Mittel (46) zur Erzeugung des Plasmas sowohl das Plasma in der ersten Kammer (24) als auch das Plasma (26) in der zweiten Kammer speisen.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird und/oder dass das Plasma durch Beaufschlagung einer Induktionsspule (44, 46) mit einer Hochfrequenz, bevorzugt im Bereich 0,9 bis 100 M Hz, erzeugt wird und/oder dass in der zweiten Kammer (26) Elektronen erzeugt und aus dieser extrahiert werden, um die in der ersten Kammer (24) erzeugten Ionen zu neutralisieren, wobei die neutralisierten Ionen bevorzugt im Rahmen einer lonenstrahlquelle zur Materialbearbeitung oder im Rahmen eines Ionentriebwerks verwendet werden und/oder dass in der zweiten Kammer (26) Ionen erzeugt und aus dieser extrahiert werden, um diese Ionen mit den in der ersten Kammer (24) erzeugten Ionen zu mischen.
PCT/EP2023/063017 2022-05-16 2023-05-15 Vorrichtung und verfahren zur ionenerzeugung durch ein plasma WO2023222626A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022112149.6A DE102022112149A1 (de) 2022-05-16 2022-05-16 Vorrichtung und Verfahren zur Ionenerzeugung durch ein Plasma
DE102022112149.6 2022-05-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023222626A1 true WO2023222626A1 (de) 2023-11-23

Family

ID=86692771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/063017 WO2023222626A1 (de) 2022-05-16 2023-05-15 Vorrichtung und verfahren zur ionenerzeugung durch ein plasma

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022112149A1 (de)
WO (1) WO2023222626A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090289179A1 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 Tokyo Electron Limited Multi-plasma neutral beam source and method of operating
US20110298376A1 (en) * 2009-01-13 2011-12-08 River Bell Co. Apparatus And Method For Producing Plasma
CN103247504B (zh) * 2013-05-24 2015-11-18 无锡启晖光电科技有限公司 一种双频离子源
US20190232073A1 (en) * 2016-09-02 2019-08-01 Leibniz-Institut Für Piasmaforschung Und Technologie E.V. Device and method for generating a plasma jet
CN112160884A (zh) * 2020-09-24 2021-01-01 上海交通大学 一体式射频离子推进装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2596580A1 (fr) 1986-03-26 1987-10-02 Centre Nat Rech Scient Generateur de plasma
DE10203543B4 (de) 2002-01-29 2008-04-30 Je Plasmaconsult Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung eines APG-Plasmas
DE102008058212B4 (de) 2008-11-19 2011-07-07 Astrium GmbH, 81667 Ionenantrieb für ein Raumfahrzeug
JP5212346B2 (ja) 2009-12-11 2013-06-19 株式会社デンソー プラズマ発生装置
DE102018113444B3 (de) 2018-06-06 2019-10-10 Meyer Burger (Germany) Gmbh Lineare Mikrowellen-Plasmaquelle mit getrennten Plasmaräumen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090289179A1 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 Tokyo Electron Limited Multi-plasma neutral beam source and method of operating
US20110298376A1 (en) * 2009-01-13 2011-12-08 River Bell Co. Apparatus And Method For Producing Plasma
CN103247504B (zh) * 2013-05-24 2015-11-18 无锡启晖光电科技有限公司 一种双频离子源
US20190232073A1 (en) * 2016-09-02 2019-08-01 Leibniz-Institut Für Piasmaforschung Und Technologie E.V. Device and method for generating a plasma jet
CN112160884A (zh) * 2020-09-24 2021-01-01 上海交通大学 一体式射频离子推进装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022112149A1 (de) 2023-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0349555B1 (de) Hochfrequenz-ionenquelle
DE19948229C1 (de) Hochfrequenz-Ionenquelle
EP1401708B1 (de) Plasmabeschleuniger-anordnung
EP1123642B1 (de) Plasmabeschleuniger-anordnung
WO1988007262A1 (en) Process and device for the surface treatment of semiconductors by particle bombardment
DE3616569A1 (de) Beschleunigungsvorrichtung fuer die ionenimplantation
DE19621874C2 (de) Quelle zur Erzeugung von großflächigen, gepulsten Ionen- und Elektronenstrahlen
EP2277188B1 (de) Plasmaerzeuger und verfahren zum steuern eines plasmaerzeugers
EP1353352B1 (de) Hochfrequenz-Elektronenquelle, insbesondere Neutralisator
EP1586221A1 (de) Ionenbeschleuniger-anordnung
DE3424449A1 (de) Quelle fuer negative ionen
WO2023222626A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur ionenerzeugung durch ein plasma
EP2425445B1 (de) Verfahren zur erzeugung eines plasmastrahls sowie plasmaquelle
DE102022112148A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Ionenerzeugung durch ein Plasma
EP2047497A2 (de) Ionenquelle zur erzeugung negativ geladener ionen
WO2002015218A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur ionenstrahlbeschleunigung und zur elektronenstrahlimpulsformung und -verstärkung
DE1489020B2 (de) Beschleuniger fuer geladene teilchen
DE2454458C3 (de) Hochfrequenz-Plasmatriebwerk
EP3836762B1 (de) Neutralisator für ein ionentriebwerk, verfahren zum betreiben eines neutralisators und ionentriebwerk
DE2228117A1 (de) Hohlkathoden-duoplasmatron-ionenquelle
DE10040896B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Ionenstrahlbeschleunigung und zur Elektronenstrahlimpulsformung und -verstärkung
EP2586052A1 (de) Vorrichtung zur strukturierung von festkörperflächen mit ionenstrahlen aus einem ionenstrahlspektrum
Kleinod et al. Progress report on the Frankfurt EBIS
WO2023222155A1 (de) Mikrowellen-zyklotron-resonanz-plasma-triebwerk und zugehöriges betriebsverfahren sowie verwendung
DE1489020C (de) Beschleuniger fur geladene Teilchen

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23728639

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1