Широкоапертурная ионно-оптическая система газоразрядного источника ионов

(54) ШИРОКОАПЕРТУРНАЯ ИОНН ЧЕСКАЯ СИСТЕМА ГАЗОРАЗРЯДН НОЧНИКА ИОНОВ(57) Изобретение относится к газор т "чникам ионов. Целью изобретения вышение плотности ионного тока и ионного пучка. Ускоряющий электрод виде сеток 3 и 4. Ионы из плазменно проходят через сетки и попадают на ионов. Вторичные электроны с коплект ются сеткой 4. Ток вторичных электро и 4 мал из-за высокой прозрачности с О-ОПТИОГО ИСсОНН сОВетстдтхСоиИАЛИСтИЧЕСКИХ РЕСПЛЛИКГОСУДАРСТВЕШ ОЕПАТЕНТНОЕВЕОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР и 1 ОПИСАНИЕ Ю З.ВТО)СИЗ(71) Республиканский инжецентр по восстановлению имашин и механизмов СО А,М.нный источник без внеурнал технической фи 8-178. о СССР В 1718297,)БРЕТЕНИЯ зрядным исявляется по- однородности 2 выполнен в о эмиттера 1коллектор 5 ора отражанов с сеток 3 ток 1 ил.Изобретение относится к газоразрядным источникам ионов.Целью изобретения является повышение олотности ионного тока и однородностиионного пуска5Ионно-оптическая система в составе газо разрядного источника ионов схематичнопоказана йа чертеже, Источник содержитплазменный эмиттер 1 и ионно-оптическуюсистему. образованную ускоря ющим элект- "0родом 2, вцполйенным в виде сеток 3 и 4, атакже коллектором 5 ионов. Между ускоряющим электродом 2 и коллектором 5 включен источник напряжения 6, а междуплазменным эмиттером 1 и коллектором 5 15ионов - высоковольтный источник питания7,Ионно-оптическая система работаетследующим образом.В плазменном эмиттере 1 ионов генерируется разрядная плазма, с поверхности которой ионы ускоряются электрическимполем, создаваемым первой сеткой 3 ускоряющего электрода 2, проходят через сетки3 и 4 формируют ионный пучок, достигающий коллектор 5 ионов. Обрабатываемуюдеталь располагают на коллекторе, Образующиеся в результате ионной бомбардировки коллектора вторичные электроды немогут преодолеть потенциальный барьер, 30создаваемый разностью потенциалов коллектора 5 и второй сетки 4 ускоряющегоэлектрода. Вторичные электроны, рождающиеся на сетках 3 и 4, уходят на плазменныйэмиттер. Для .того, чтобы доля вторичных 35электронов была бы мала по отношению ктоку ионов, прозрачность сеток должнабыть не менее 95 . Таким образом, сетка 3служит для извлечения и формированияионного пучка, а сетка 4 - для подавления 40электронной эмиссии на коллекторе.В экспериментах использовалисьсетки,изготовленные из проволоки диаметром 2р= 0,2 мм с шагом 5 = 10 мкм и расположенные на расстоянии друг от друга б = 40 мм, 45Расстояние сетки 4 ускоряющего электрода2 до коллектора 5 бсх = 150 мм, а расстояниеот эмиттера ионов 1 до сетки 3 извлекающего электрода 2 бсэ = 20 мм,Даже при высокой геометрической прозрачности и большой электрической прониаемости подавление вториной эмиссии сетки 4 происходит при потенциале Ос300 В, при энергии ионов Оэ 100 к В и ); =- 5 10А/см (по водороду) за счет того, что поле,2ускоряющее ионы, сильно ослаблено сеткой 3 и удалением сетки 4 от сетки 3 на расстояние бЯ. Эквивалентный потенциал в области сетки можно найти из соотношения Оэ = Ос+ ООэ, где Оа и Ос - потенциал анода и сетки, О - электрическая проницаемость сетки.0 =Б 51 п 04 пб 2 прсаДля подавления вторичной эмиссии с коллектора при больших плотностях тока пучка и больших Оэ необходимо иметь большую Ос и малую О, Напряжение смещения Ос ограничено потенциалом зажигания разряда Оэ,р а уменьшение О связано с уменьшением шага 5 или увеличением радиуса р. Последнее невозможно, так как приводит к увеличению тока вторичных электронов с сетки. Однако, если использовать две сетки, как в изобретении, геометрическая прозрачность упадет менее чем в два раза, а электрическая проницаемость-во много раз. Расчет показывает, что эквивалентный потенциал для подавления вторичной эмиссии при наличии двух сеток Оэг может быть рассчитан по формуле=б, ВыбираяОвэОэг, ОэрОс,где Овэ - минимальный потенциал, необходимый для подавления вторичной эмиссии (ОвэЗОВ, Оэр10 В),можно рассчитатьзвсе геометрические параметры сетки, Конструкция ИОС позволяет в 3 раза увеличить плотность ионного тока, а также повысить однородность ионного пучка,Составитель В.ОбуховТехред М.Моргентал Корретор А.МаковскаЯ Редактор О.Стенина Тираж. Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушскач наб 4/5 Заказ 1190 Производственно-издательский комбинат "Патен 1", г, Ужгород. ул Гагарина, 101 5 1790311 6ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я темто, с целью повыщения плотностиШИРОКОАПЕРТуРНАя ИОННО.ОП иооо тока и однородности ионного ТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ГАЗОРАЗРЯДНОсодержащаямене 950, установленных друг от друсеточный ускоряющий электрод, коллекга на расстоянии не менее щага сетки, тор ионов, электрод-эмиттер и высокопри этом сетки электрически соединены вольтный источник напряжения, положидруг с другом и подключены к отрицательному полюсу дополнительного источника напряжения, положительный полюс которого подключен к коллектору,