Устройство для измерения заряженных частиц в электровакуумных установках

)5 Н 01 3 49/2 ОПИ ИЗО К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВ итут АН БССР чук и М.М, Сей масс- естациос, 174 ольия ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(72) Ж,А, Мрочек, И,А. РоманМенкевич56) Чутов Ю.И. и др. Моноппектрометр для исследованарной плазмы, - ПТЭ, 1981 176.Лунев В.М, и др. Применение однопольного масс-спектрометра для исследования онного компонента плазменного потока, генерируемого вакуумной дугой. - ПТЭ, 1976, М 5, с. 189-190.(4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ УСТАНОВКАХф 7) Использование: относится к физическому приборостроению и может быть использовано для контроля заряженных частиц в тхнологических установках при нанесении покрытий ионно-плазменным методом в общем и химическом машиностроении, авиаИзобретениеотносится к физическому приборостроению и может быть использовно в электровакуумной промышленности, например, для исследования, контроля иупрвления процессов нанесения покрытий в общем и химическом машиностроении, авиастроении, приборостроении и т.д,Целью изобретения является повышенИе чувствительности измерения заряженнь 1 х частиц и расширение функциональных возможностей за счет исследования пространственных распределений источника плазмы,строении, электронике и т,д, Сущность изобретения; в устройство введен криволинейный цилиндрический плазмовод, выполненный в виде двойного колена так, что центр входного отверстия расположен на оси симметрии источника плазмы, а центр выходного отверстия расположен на оси симметрии масс-спектрометра, причем эти центры смещены на расстояние большее, чем диаметр плазмовода; вдоль оси плазмовода создается продольное магнитное поле Нпл, а на корпус плазмовода подается положительный потенциал Ч. При заданной геометрии криволинейного плазмовода исключена оптическая прозрачность между источником плазмы и детектором заряженных частиц, что приводит к уменьшению уровня паразитного фона, а заряженные частицы беспрепятственно проходят плазмовод без изменения парциального состава при значениях Нп, = =4 х 10 - б х 10 А/м и Чпл = 140 - 220 В, что повышает чувствительность измерений при сохранении точности. 1 ил. На чертеже показана блок-схема предложенного устройства.Устройство содержит источник плазмы - электродуговой испаритель 1; вакуумную камеру 2; криволинейный плазмовод 3; датчик масс-спектрометра 5; детектор частиц 6 - вторичный электронный умножитель (ВЭУ) или коллектор; двухкоординатный самописец 7; блок управления масс-спектрометра 8; магниторазрядный насос 9; диафрагму О 1 мм 10; экран 11; источник питания магнитной катушки плазмовода 12; источник напряжения смещения плазмово 1802380да 13; диафрагму 14 8 8 мм; источник питания 15 электродугового испарителя,Источник плазмы 1 расположен в вакуумной камере 2. Криволинейный плазмовод.3 находится в вакуумной камере 2 и через 5изолятор 4 крепится к входу датчика массспектрометра 5, Диафрагма 10 устанавливается на входе, а диафрагма 14 на выходеплазмовода, Детектор частиц 6 подсоеди-.нен к датчику масс-спектрометра 5 и через "0блок управления 8 к двухкоординатному самописцу 7, Экран 11 расположен в вакуумной камере и предохраняет плазмовод 3 отвоздействия плазмы. Магниторазрядныйнасос 9 соединен с датчиком масс-спектраметра 5 и служит для автономной откачки.Блоки питания 12 и 13 предназначены длясоздания магнитного и электрического поляплазмовода 3, Питание источника плазмыосуществляется блоком 15, Элементы устройства 5-9 и 12-15 расположены вне вакуумной камеры,Устройство работает следующим образом.25Вакуумную камеру 2 откачивают до давления не более 10 Па, включают магниторазрядный насос 9 и откачивают датчик масс-спектрометра 5 до давления не более 10 Па Включают электродуговой испари тель 1, Генерируемый электродуговым испарителем плазменный поток с высокой степенью ионизации поступает в вакуумную камеру 2. Часть плазменного потока, выделяемая диафрагмой 14, падает на вход 35 плазмовода 3. При наличии магнитного поля и потенциала на плазмоводе 3 внутри плаэмовода создается радиальное электрическое поле, которое способствует эффективной транспортировке плазменного 40 потока, Выходящий из плазмовода плазменный поток, сформированный диафрагмой 10, поступает в ионный источник датчика масс-спектрометра 5 и далее в анализирующую часть и на детектирующий эле мент масс-спектрометра б. Сигнал с выхода датектора усиливается в блоке управления 8 и записывается на двухкоординатном самописце 7,50 Плазмовод представляет собой трубку из нержавеющей стали с внутренним диаметром 8 мм загнутую в виде "двойного колена" с радиусом .загиба й = 45 мм; при высоте плазмовода Н = 50 мм выходящийпучок параллелен входящему и смещен НаЬ = 15 мм, При оптимальных значениях Нпл и Ч, ионы проходят плазмовод без изменения парциального состава, т.е, в этом . диапазоне значений Нлл и Чпл возможны количественные измерения ионов. Уменьшение уровня паразитного фона и выбор оптимальных значений напряженности магнитного поля и потенциала криволинейного плазмовода, при которых пропускание плазмовода максимально и происходит без изменения парциального состава ионов, повышает чувствительность измерений. Путем вращения плаэмовода относительно оси масс-спектрометра получают, данные о пространственных распределениях ионов.Формула изобретения Устройство для измерения заряженных частиц в электровакуумных установках, содержащее источник плазмы, установленный в вакуумной камере, и масс-спектрометр, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения функциональных возможностей за счет исследования пространственных распределений источника, оно снабжено плазмоводом, выполненным в виде электропроводной трубки в форме "двойного колена", центр входного отверстия которого расположен на оси симметрии источника плазмы, а центр выходного отверстия расположен на оси симметрии масс-спектрометра, причем эти центры смещены один относительно другого на расстояние, превышающее диаметр плаэмовода, а также снабжено источником питания постоянного тока, положительный полюс которого подключен к корпусу плазмовода, а отрицательный полюс - к корпусу устройства, и магнитной катушкой, обмотка которой расположена вдоль плазмовода соосно с ним, при этом плазмовод выполнен с возможностью вращения относительно оси масс-спектрометра,1802380 оставитель Н. Катиновехред М,МоргенталКорректор Л, Филь Редакт Вроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 аказ 850 Тираж . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5