Способ определения распределения плотности потока ионных пучков

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 1 Т 12 1)5 РЕТЕ АН А.М,//Час она, 1974 ргеев Г,И., Шестаков етров заряженных ча, 160 с.ЛЕНИЯ РАСПРЕДЕПОТОКА ИОННЫХ ится к технике изменных пучков, Цель ос ио СО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИПУЧКОВ(57) Изобретение отнрвний параметров Изобретение относится к ускоритель ной технике и экспериментальной ядерной физике и наиболее эффективно может быть использовано для наладки и настройки ускорителей, исследования различных режимов ускорения.Целью изобретения является повышение точности определения и расширение диапазона определяемых плотностей потока ионов.На фиг. 1 показано распределение Не в двух взаимно перпендикулярных направлениях Х и У с началом координат в центре пучка. Распределение строится в отн.ед. (Ь/31), где 51 - площадь пробоотбора; Ь - величина относительного аналитического сигнела. Переход от распределения в единицах(Ь/31) к распределению плотности потока пучка осуществляется по формулеД К(Ь/81) ) 685172 А 1 изобретения является повышение точности определения и расширение диапазона определяемых плотностей. Цель достигается тем, что в вакуумной камере, где размещают пластину пробного образца, подвергаемого облучению, после облучения его исследуемым пучком осуществляют лазерный пробоотбор с регистрацией выделенных газов, по которым судят о степени внедрения ионов в образец, затем строят профили распределения концентрации внедренных ионов, по которому судят о распределении плотности потока ионных пучков. При выполнении определенных условий достигается значительная точность, на уровне 10 мкм в пространственных координатах. 1 ил. где- полный ток пучка, Я, - площадь, облученная ионным пучком.При облучении пробного образца происходит внедрение ионов и накопление в образце. Пробег ионов в твердых телах обычно не превышает 1 мкм. Поэтому при использовании лазерного пробоотбора можно отобрать микропробу с глубиной заведомо больше максимального пробега ионов, Поскольку доза накапливается линейно со временем, зная время ее накопления, можно рассчитать плотность потока ионов, которая ограничивается минимально достижимой в ускорителе. Локальность метода, достигнутая на установке, не хуже ЭО мкм, и она может быть существенно улучшена. Это позволяет при накоплении соответствующей дозы строить точнее профильпоперечн распределения плотности потока ионов даже для обласгей, которые це визуализируются при малой плотности потока. Кроме того, при нестабильности пучка ионов происходит усреднение опрсделяемых характеристик, Экспрессцость метода 15 с нд точку в профиле распределенил.При наличии в ускорителе оптического иллюминатора и датчика масс-спектрометра можно проводить определения концентрации онедренных ионов непосредственно в ускорительной камере. Способ позволяет изучать как непрерывные, так и импульсные пучки. Предложенныйспособ помехоустойчив, не вносит искажения о ионный пучок и не требует йзменения конструкции ускорительных камер.П р и м е р. Кремниевую пластину размером 10 15 1 мм, не содержащую гелий,гоблучают потоком ионов Не с энергией 94КэВ перпендикулярно ее поверхности на устанооке "ЧОБсептИс". Размер ионного пучка превышдег размер пластинки. Глубина внедрения ионов в 9 составляет - 600 А. Ток ионов 100 мкА, время имплантации 10з с, Определение концентрации внедренных ионов в кремний осуществляют на лазерной масс-спектрометрической устанооке, Луч лазера (АИГ;ЙО) фокусируетсл с помощью лазерного микроскопа от установки П 4 А(ГДР) нд поверхность образца, помещенного в вакуумную камеру с оптическим иллюминатором. Вакуумная камера соединяется с омегдтронным масс-спектрометром ИПД 0-2 А, Всл система откачиваетсл до даоленил 10 торр. Мдксимдльцдл энергия лазерного импульса о режиме свободной генерации 1 Дж. Под действием лазерного импульса происходит плдолецие и испарение микропробы вещества. выделенный при этом газ по оакуум-проводу поступдет о датчик масс-спектрометра, Была оыбранд локальность 140 мкм, глубина пробоотборд 10 мкм, которая значительно превышает максимальный пробег ионоо о веществе. Выбор места пробоотбора и измерение параметров кратера прооодитсл с использованием лазерного микроскопа. При неизменных условиях пробоотбора размеры кратера изменяются о пределах погрешности 0,1,Под действием ионного пучка поверхность изменяет свои оптические характеристики, полвллютсл цвета побежалости, По этой картине можно оценить нахождение центра пучка. Из чертеже видно, что распределение плотности потока пучка не одинаково о различных направлениях.Изобретение позволяет пооысить точность измерения рдспределецил плотности 5 10 15 20 25 ЭО 35 40 45 потока здрлженных частиц до 10 мкм, в то время кдк в известном способе этэ величина не лучше 200 мкм. Для предлагаемого способа величина плотности потока ионов нв имеет большого значения, так как происходит накопление внедренных ионов в пробный образец. при этом минимальная доза оценивается величиной 10 ионов/см . Минимальная плотность тока может иметь очень низкую величину и ограничивается только разумным временем оьбора экспозиции (т,е, временем поддержания неизменных параметров ускорителей), Поэтому можно более точно измерить диаметр пучка ионов. Изобретение можно использовать для диагностики как заряженных, так и нейтральных пучкоо. При наклоне пробного образца по отношению к пучку ионов иэ распределения плотности потока излучения можно рассчитать расходимость пучка и тем самым построить трехмерную картину распределенил плотности потока частиц в пучке, Формула изобретения Способ определения распределения плотности потока ионных пучков. включающий измерение полного тока пучка, помещение в вакуумную камеру пластины пробного образца и облучение ее пучком ионоо, отличающийся тем,что.сцелью повышения точности определения и расширения диапазона определяемых плотностей, облучение ведут заданной дозой ионов с последующим локальным лазерным пробоотбором и регистрацией выделенных газов, глубину пробоотбора выбирают це ниже максимального пробега ионов в материале обрдзцд, дозу облучения Д выбираЗо ют,исходя иэ соотношения ДаэсД-- , где Дна - предельнал доза цасыщеция материала образца; а- предел обнаружения лазерного масс-спектрометрического метода, 51 - площадь пробоотбора, время облучения - не ниже 1)Зо где п - точность построения распределения плотности потока излучения;- полный ток пучка;32 - и редлагдемая площадь ого сечения пучка;е - величина элементарного заряда, строят профиль распределения концентрации внедренных ионов в единицах Ь/31, где и - оеличинэ аналитического сигнала, а распределение плотности потока определяют, исходя из построенного профиля с учетом градуирооочного коэффициента1 сп 5172 М Составитель В. Костере ехред М.Моргентал едактор В. Трубченко Т Корректор 7. Пали о-издательский комб Производств Г, оаэи.ед акаэ 1 ЭЬ 2 ВНИИПИ Гос Тиражрственного комитета и 113035, Москва, Жгде Я - плоц 1 адь, облученная ионцнм пком. Подписноеэобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., 4/5 т "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101