Способ получения многокомпонентного ионного пучка и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к ускорительной технике, а 1-гменно к способам и устройствам, используемым в радиационной физике твердого тела, в частности , для имитации реакторных по- - врежден1ш ионными пучками конструкционных материалов, а также для ионной имплантации. Целью изобретения является увеличение количества компонентоввионного пучка заданной энергии и сорта. Устройство содержит источник ионоп металла, систему для получе11И51 многокомпонентного пучка ионов газа, прсдстав.пяю1цую собой ряд самостоятельных лЬточников ионов газа , фокусирующую линзу систему совмещенгш ионитлх щгчков, систему фоку- .сировки смешанного пучка, ускорительную трубку с испытютаемым образцом , ра мегденньпм в баке высокого ления. Система совмещения выполнена в виде повороттгого магнита, снабжена выходной щелью и расположена в вакуумной камере. Разрядная камера с эмиссионной щелью источника ионов металла установлена в меясполюсном зазоре магнита системы совмещения, местоположение разрядной камеры определено расчетными радиуса1 1и и углами поворота пучков требуемого сорта ионов в поле магнита, система по.1тучения многокомпонентного пучка ионов газа размещена вне системы совмещения Выходная щель установлейа на ионнооптической оси ускорительной трубки в месте, где совмещены оптические изображения эмиссионных щелей источника ионов металла и системы получения многокомпонентного пучка ионов газа. В каждый из модулей-источни- , ков газовых ионов напускается газ. При этом напуск газов ведется в порядке убьшания их атомных весов по мере удаления от магнитного сепаратора . На модули подаются разности потенциалов. При этом отношение разностей потенциалов соответствует отношению атомных весов однозарядных ионов напускаемых тазов, В каждом из модулей зажигается дуга, плазма кото-- рой состоит 8 основном из ионов напускаемого в каждый модуль газа. Вследствие этого на выходе системы для получения многокомпонентного пучка ионов газа получается пучок ионов, состоящий из нескольких компонент,: импульсы которых таковы, что они имеют одинаковые радиусы поворотов в камере магнитного сепаратора, 2 с.п. ь-- Ф-.ПЫ. 2 ил. (Л СП СХ) со (UD

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PECflVE J1HH (51)» Н 01 J 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТНЕННЬ Й НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 23.05.93 Бюл. ¹ 19 (21) 4633129/25 (22) 06.0).89 (72) В.И,Татусь, В.М,Солоница, В.К.Хоренко и С.Я.Чеканов (56) Авторское свидетельство СССР

9 1222131, кл. Н 0 3 27/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1457709, кл. Н 0 . 1 27/00, 1987, (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТ-, НОГО ИОННОГО ПУЧКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУНЕСТВ3тЕНИЯ (57) Изобретение относится к ускорительной технике, а именно к способам и устройствам, используемым в радиационной физике твердого тела, в частности, для имитации реакторных по вреждешпт ионныии пучками конструкционньгх материалов, а также для ионной имплантации. Целью изобретения является увеличение количества компонентов ионного пучка заданной энергии и сорта..Устройство содержит источник ионов металла, систему для получснил многокоипонентного пучка ионов таза, представляющую собой ряд саиостоятельных источников ионов газа, фокусирующую линзу - систему совмещения ионных пучков, систему фоку.сировки смешанного пучка, ускорительную трубку с испытьп аеиыи образцом, раФ ещенныи в баке высокого дав" ления. Система совмещения выполнена в виде поворотного магнита, снабжена выходной щелью и расположена в вакуумной каиере. Разрядная камера с эмис„,80„„1589900 А1

2 сионной щелью источника ионов металла установлена в межполюсном зазоре магнита системы совмещения, местоположение разрядной камеры определено расчетными радиусами и углами поворота пучков требуемого сорта ионов в поле магнита, система получения многокомпонентного пучка ионов газа размещена вне системы совмещения.

Выходная щель установлена на ионнооптической оси ускорительной трубки в месте, где совмещены оптические иэображения эмиссионных щелей источника ионов металла и системы получения многокомпонентного пучка ионов газа. В каждый из модулей-источников газовых ионов напускается газ.

При этом напуск газов ведется в порядке убывания их атомных весов по мере удаления от магнитного сепара- С, тора. На модули подаются разности

Ю\ потенциалов. При этом отношение разностей потенциалов соответствует отношению атомных весов однозарядных I94 L ионов напускаемых газов, В каждом из д модулей зажигается дуга, плазма которой состоит в основном из ионов йа- р пускаемого в каждый модуль газа. сО

Вследствие этого на выходе системы для получения многокомпонентного пучка ионов газа получается пучок ионов, состоящий иэ нескольких компонент, .

° импульсы которых таковы, что они имеют одинаковые радиусы поворотов в камере магнитного сепаратора. 2 с,п. :",фЭ ф-лы. 2 ил. ° eaaL

1589900 лов, задаваемую источником 23 питания уменьшают до тех estop, пока сила тока пучка. станет равной йулю. Пос« ле этого аналогичным образом включают модуль, разность потенциалов кото5 рого задается источником 24 питания.

В этот модуль напускают газ с большим отношением — . До получения 10 максимальной величины силы тока ион- .. ного пучка на детекторе, расположенном после щели 9,, уЬеличивают разность потенциалов между модулями источника 23 питания до первоначальной величины и измеряют силу тока двухкомпонентного ионного пучка. Анало гичным образом вводят в работу остальные модули, если система для получения многокомпонентного ионного пучка содержит их более двух.

Пример конкретного выполнения устройства представлен для спаренного ионного источника, генерирующего пучок ионов Не + H . Устройство содер. 35 с эмиссионной щелью источника ионов металла установлена в межполюсном зазоре магнита. Система для получе40 ния двухкомпонентного пучка ионов газа, соединенная с камерой ионопроводом, содержит в каждом модуле камеру (анод), катод, секционную катушку для создания магнитного поля, 45 корпус, в котором имеется отверстие для напуска газа. Источники (модули) разделены изоляторами. Питание системы производится оТ двух высоковольт» ных источников. Для однозарядных иоШ нов отношение — составляет 4 для

1 Ч

Ф

Не и 2 для молекулярных ионов H.g a

+ +

Cr з+ — 22,8рА.

Таким образом, устройство позволяет получать многокомпонентные ион.--. ные пучки, управляемые по сорту частиц и силе тока каждой из компонент

В cTpoFQ контролируемых условияхe

Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ получения кногокомпонел * ,тного ионного пучка, включающий напуск газа, подачу рабочих напряжений на электроды источников ионов, вытягивание ионных пучков и транспортировку с одновременным совмещением пуч

55 жит источник ионов металла, систему для получения двухкомпонентного пучка ионов газа, состоящую из двух источников, выполненных по модульному принципу, фокусирующую линзу, систе-:. му совмещения осей инжекции, систему. фокусировки смешанного лучка, ускорительную трубку с испытываемым образцом, размещенные в баке высокого .

I давления. Система совмещения выполнека в виде поворотного магнита, сна бжена выходной щелью и расположена в вакуумной камере, Разрядная камера

Следовательно, в разрядную камеру . модуля, запитанного от источника 23, . напускали водород {Н ), так как он легче, чем гелий (Не), и создавали водородную плазму. Затем источниками питаннч создавали разность потенциалов между модулем и ионопроьодом величиной 50 кВ. После этого магнитное поле электромагнита увеличивали до

2 10 3. При .этом сила тока пучкаi: ионов водорода увеличивается до мак-, симальной величины, равной: 5 рА(из- меренной после Электромагнита). тем источником питания, соединенным

Ф с. камерой, в которой находится Н, разность потенциала уменьшали, пока сила тока пучка ионов Н z не станови лась равной нулю. При этом разность потенциалов уменьшается на,0,25 кВ„

После этого в следующий модуль напускали гелий и создавали плазму.

Устанавливали вторым источником пи=тания разность потенциалов, равную

25 кВ. При этом сила тока пучка ио" нов Не на детекторе, расположенном после электромагнита 4, увеличивалась до максимальной величины, равной 7,2 рА. Увеличив разность потенциалов источником питания до

25 кВ, получали двухкомпонентныи ионный пучок, состоящий из ионов .Не и Н +, силу тока которого изме ряли детектором, расположенным посл.=; электромагнита. Уменьшив разность потенциалов. вторым источником питания на 0,25 кВ (при этом сила тока пучков ионов Не + Н. Уменьшалась до нуля) на детекгор выводили пучок ионов Cr», генерируемый и".точником ионов металла. Затем разность потей циалов вторым источником питания увеличивали до 25 кВ и измеряли силу тока ионного пучка. В итоге получался трехкомпонентньпЪ пучок ионов с силой тока, равной 35 Р А. Прн этом силы токов соответствующих ионных компонент составили:

Н вЂ” 5 р А, Не — 7,2рА, t/89900 ков в камере поворотного магнита, отличающийся тем, что, с целью увеличения количества компонент конного пучка газ в источники на»

5 пускают в порядке убывания отношения массы к зарйду иона газа, считая от источника, ближайшего к йоворотному магниту, а разность электрических пОтенциалов между камерой поворотного магнита и и-ионным источником обеспечивают в той же последовательности в соответствии с соотношением ш ш

* ц -4 " . у 15 где Ч„ - разность потенциалов между камерой поворотного магнита и и-м источником (-)„ -;". отношение массы к заряду

q O иона, генерируемого ъ и-и ионном источнике.

2. Устройство для получения многокомпонентного ионного пучка, содер".

magee источник ионов металла, источ-. ник ионов газа, систему совмещения траектории ионных пучков, выполнен ных в виде поворотного Магнита, систему транспортировки пучков и. камеру транспортировки пучков, о т л и - . ч а ю щ е е с я тем что, с целью увеличения количества, компонент ионного пучка, устройство содержит по меньшей мере два источника ионов газа, установленных последовательно вдоль общей продольной оси симметрии, разделенных между собой изолятррами, при этом каждый иэ источников соединен с системой напуска сбответствующего, газа и подключен и высбковольтному источнику питания а разрядные камеры источников образуют общий пролетный ионнопровод.

1589900

Составитель Г,Шергин

Техред М,яндык Корректор В. Гирняк

Редактор Н.Коляда

Заказ 1978 Тираж Нодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101