Источник ионов твердых веществ

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДтсТвсЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистинеских

Республик (11 4107ОО эФ ифцр

О и

4врттмв-рфк,нэиу ру, .®. Я @ АЖ@ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено16.06.72 (21) 1797071 l26-25 (51) М. Кл.

Н 01 J 3/04 с присоединением заявки №Государственный комитет

Соната Министров СССР во делам изобретений и открытий (23) Приоритет(43) Опубликоваио25.05.76.Бюллетень №-;19 (45) Дата опубликования описания.15.06.76 (53) УДК 621,387, .424 (088.8 ) Д. Х. Абдрашитова, В. Г. Бабаев и N. Б. Гусева (72) Авторы изобретения

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. М. В, Ломоносова (71) Заявитель (54) ИСТОЧНИК ИОНОВ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к плазменным ионным источникам и предназначено для получения интенсивных направленных потоков ионов газов и твердых тел (ме " плов, полупроводников, диэлектриков)..

Известны ионные источники, содержащие накальный катод в виде спирали или прямой нити, расположенный в объеме разряда, магнитную катушку, электроды-отражатели и образец ионизируемого вещества, подверга ющийся катодному распылению. Эти источники не обеспечивают высокоэффективного иопользования вещества, поскольку режим, при котором разряд горит в парах чистого металла (режим самораспыления) и источ- щ ник генерирует в основном ионы металла, реализуется при давлении около 5 10 торр, когда осцилляции электронов фактически огсутствуют. Кроме того, у этих источников веиэка стабильность рабочих режимов. 20

В предложенном источнике ионов это уст раняется за счет тотр, что распыляемый образец выполняется в виде закрытого с одной стороны полого цилиндра, внутри которого соосно образцу закреплен катод. Отверо- оа

2 .тие эмиссии ионов располагается в отража;теле, установленном против открытого торца цилиндрического образца, B источнике создается неоднородное магнитное поле типа "ловушки".

lia чертеже показан предложенный источ,ник ионов. - . Он содержит накальный катод 1, распыляемый образец 2, анод 3, отражатель ,(круглая пластинка) 4 с эмиссионным от» нерстием 5, вытягивающий электрод (экс трактор) 6, магнитную катушку 7.

Катод 1 размещен внутри:распыляемого образца 2. Анод 3 находится на таком раостоянии, при котором исключается возмож-:, ность электрического пробоя на образец.

Отражателями электронов в источнике являются с одной стороны узел образец-каЬ тод, B с другой - круглая пластинка 4, имеющая отверстие 5 для отбора ионов, за которым находится экстрактор 6 ионно-оптической системы. Магнитная катушка 7 соз ,дает однородное магнитное поле, вектор напряженности которого параллелен оси ко» . гочника, 4107Ñ цилиндрическая форма электрода-образца способствует тому, что при распылении его

«фонами из плазмы увеличивается коэффициент иЬй>льэованйя распыляемого вещества, так - как: нейо«нйзойайн«яе «я томы преимущест. ценР9 .юФтуйащт.. на .противоположную стен- ку образца. Концентрация атомов распыляемого вещества Ъ ахсимальна1йй оси, а не у поверхности, как в известном ионном источ нике.

Установка катодной спирали внутри об- Ю

l раэца обеспечивает максимальную степень .ионизации. Это объясняется тем, что цервичные электроны, эмиттированные катодной спиралью, длительное время удерживают

1 я внутри образца, совершая поперечные "o- I td ебания . междубтрицательно3заряженными стенками образца (электростатическими зеркалами) и продольные колебания между магнитными зеркалами в неоднородном магнии ном поле. Неоднородное магйитное поле соэ- 39. дается суперпозицией внешнего однородного магнитного поля и поля катодной спирали

-nps условйи,thoro векторы напряженности этих полей на оси системы близки по величийе и противоположны по направлению.

: Хроме того, ввиду ухода ионов на отрицательно заряженный образец, расположенный вокруг катода, в этой области возникает продольный градиент потенциала, что

1 должно приводить к увеличению электронной .температуры.

Все это существенно увеличивает степень, иониэации в разрядной камере и прежде все- го в области максимального локального дав.- ленин - внутри образца. Таким обпаэом,iуо- g . танавливающееся в режиме самораспылениа

;;Лавление1 5 1 О торр локализуется внутри е образца вблизи катода. Этим обеспечиваетat и более устойчивая работа катода, т.е, большая стабильность разряда, Благодаря расположению отверстия для отбора ионов в отражателе, напротив катод ного узла, становится возможным понижение

О, 4 давления рабочего вещества у отверстия эмиссии источника при сохранении его достаточно высоким в области катода (около

10 торр).

Продольные осцилляции между отражате лями в однородном магнитном поле соверша ют электроны, имеющие значительные продольные скорости. Такие электроны могут создать электронно-оптический эффект в неоднородном магнитном поле, приводящий к электронно-оптической контракции плазмы: брЛьшему увеличению плотности плазмы на оси разрядной камеры, чем в известных газовых ионных источниках с осцилляцией электронов в магнитном поле.

1 Совместное действие всех перечислеййых .„ факторов значительно повышает эффективность предлагаемого ионного источника.

На опытной модели предлагаемого ионной

ro источника был получен разряд в парах меди. в режиме самораспыления и выделен ток ионов меди 1,5 ма через отверстие диаметром 3 мм при напряжении экстракции

4 кв и напряженности внешнего магнитного поля 180 э,, Заураты мощности составили

РОО вт, а эффективность использования ра бочего вещества в.ионйом)источнике 60%.

Формула изобретения

Источник ионов твердых веществ с ка-! тодным распылением ионизируемого веществ . ва, содержащий накальный катод, анод, об,разец иониэируемого веществ, магнитную

I систему, электроды-огражатели, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности источника, образец вы.полнен в виде полого, закрытого с одной стороны цилиндра, соосного оси источника и обращенного открытой стороной к выходной .-части источника, а катод расположен внутри

;.образца соосно с ним.. ЦНИИПИ Заказ 1399/109

: Тираж 977 Подписное

Филиал ППП «Патент»,,г. Ужгород, ул. Проектная, 4