Способ получения ионного пучка и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к.технике получения потоков заряженных частиц и может найти применение в ионной имплантации, легировании и нанесении пленок и покрытий. Целью изобретения является увеличение КГЩ источника ионов, плотности ионного -тока и поперечного сечения ионного пучка. На поверхность мишени воздействуют лазерным излучением, мощность которого равна критической мощности испарения вещества мишени, при которой потери тепла из-за теплопроводности пренебрежимо мальи Струю испаренного вещества, распространяющуюся через отверстия в ряде плоских электродов навстречу лазерному лучу, ионизуют дополнительным разрядом между трубкой и электродами. Вытягивание ионов из плазмы осуществляется подачей напряжения на электроды ускоряющей системы,.плоскости которых перпендикулярны электродам вытягивающей системы и параллельны оптической оси, 2 с.п. ф-лы, 1 ил, - . - е to а

00103 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИК

Ъ е

И9) И1) (»)5 H 01 Д 3 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (46) 23. 08. 90. Бюл. У 31 (21) 3993071/31-25 (22) 23.12.85 (7!) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им.С,M.Кирова (72). А.В.Пешков, Б.А.Нечаев, А„И.Рябчиков и Г.П,Исаев (53) 533.9 (088.8) (56) .Rautenbuch W.L. Ion sources.

Nuclear instruments anH Methods, 1960, Н 9, с.199.

Альтуэов lO.K., Басов Т.А. Лаэерноплазменный источник ионов для легирования твердых тел. ЖТФ, т.49, вып.9, 1979. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИОННОГО ПУЧКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО OCY1lIECTBJIEHHH (57) Изобретение относится к. технике получения потоков заряженных частиц и может найти применение в ионной с имплантации, легировании и нанесении пленок и покрытий. Целью изобретения является увеличение КПЛ источника .ионов, плотности ионного тока и поперечного сечения ионного пучка.

На поверхность мишени воздействуют лазерным излучением, мощность которого равна критической мощности-испарения вещества мишени, при которой потери тепла из-38 теплопроводности пренебрежимо малы. Струю испаренного вещества, распространяющуюся. через отверстия в ряде плоских электродов навстречу лазерному лучу, ионизуют дополнительным разрядом между трубкой и электродами, Вытягивание ионов иэ д плаэмы осуществляется подачей напряжения иа электроды ускоряющей систе-, мы,. плоскости которых перпендикулярны электродам вытягивающей системы С и параллельны оптической оси. 2 с.п. ф-AM 1 ил.

t 1385900 2

Испытания источника показали, что в разряде реализуется платность час,тиц обеспечивающая плотность ионноЭ

ro тока более 100 мА/см

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано для осуществления раэличньгх технических процессов таких, как легирование поверхностей металлов и полупроводников, для нанесения поверхностных покрытий, пассивирования поверхностей металлов и т.д.

Целью изобретения является увели- 10 чение КПД источника ионов, увеличение плотности ионного тока и площади поперечного сечения ионного пучка.

На чертеже показан источник ионов.

Вакуумная камера 1 источника ионов 15 содержит трубку-мишень 2 с залрессованным рабочим вещестном, против которой расположено оптическое окно 3 для внода сфокусированного импульсного лазерного излучения. На оси 20 оптического. окна и трубки-мишени между ними расположены электроды 4 с отверстием, твердотельная мишеяь эапрессонана н металлическую трубку на глубину, равную пяти диаметрам 25 трубки, при этом ее. стенки способствуют формированию струи пара рабочего нещестна.,Фокусирующая линза 5 и лазер 6 расположены также на оптической оси вне вакуумной камеры. ЗО

Ионный пучок формируется электрода.мн 7.

Сп >соб осуществляется следующим обра:-ом.

Предварительно сфокусированное линзой лазерное излучение через окно

35 3 и отнерстия в электродах 4 направляют на понерхность вещества, запрессованного н трубке 2, Мощность лазерного излучения выбирается такой, чтобы начиналось интенсивное испарение рабочего вещества, а потери тепла за счет теплопронодности становились малыми. Под действием мощного лазерного излучения вещество в трубке испаря45 ется и истекающая струя пара распространяется встречно излучением лазера через отверстия в электродах 4, заполняя межэлектродные промежутки.

Источник 8 литания обеспечивает разряд между электродами 4 после включения лазера. Разряд между электродами 4 зажигается по мере заполнения паром пространства между электродами.

Напряжение от источника 9, приложенное к электродам 7, обеспечивает вытягивание ионного пучка. формула изобретения

1. Способ получения ионного пучка, включающий воздействие сфокусированного импульсного лазерного излучения на поверхность твердого тела, извле- . чение и формирование пучка ионов электростатическим полем, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения КПД источника ионов, увеличения плотности ионного тока и поперечного сечения извлекаемого ионного пучка, мощность лазерного излучения на единицу поверхности устанагливают равной энергии, при которой в балансе энергий иа поверхности процесс испарения доминируют над теплопронодностью, полученную струю испаренного -вещества ионизируют электрическим разрядом, вектор электрического поля которого параллелен вектору скорости струи пара, а экстракцию ионов. из плазмы разряда осуществляют электрическим полем с вектором напряженности, перпендикулярным вектору скорости струи пара.

2..Устройство для получения ионного пучка, содержащее твердотельную мишень, помещенную н вакуумиронанный объем, импульсный лазер, расположенный нне этого объема, с фокусирующей линзой перед окном для ввода лазерного излучения в вакуумированный объем, вытягинающие электроды, о т" л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью повышения К?Щ источника ионов, увеличения плотности ионного потока и поперечного сечения изнлекаемогб ионного пучка, мишень нйполнена в виде трубки, н которую эапрессовано рабочее вещество на глубину, равную пяти диаметрам трубки, дополнительно введен ряд плоских электродов с отверстиями, расположенных перед трубкой, диаметр .. отверстий равен диаметру активного элемента лазера, центры отверстий расположены на оси фокусирующей линзы и мишени, а нытягивающие электроды расположены параплельно отой оси и перпендикулярно плоскости электродов.

1385900

-Составитель К;Вершков

Техред-И.Попович . Корректор В. Бутяга Редактор Т.Рыбалова

Тираж 404 . Подписное.ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/3

Заказ 3089 полиграфическое пр дприяти