Источник ионов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ио 0373 09 11 НО 7 2 НИЯ ИЭОБРЕ ДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСНО 1; ) 2преимущесщий полый лектрод с боковой ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕ:ГЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ( 71) Московский институт радиотех ники, электроники и автоматики (72) Г.А.Ковальский(56) габович И.Д. Физика и техника плазменных источников ионов. М Атомиздат, 1976, с. 183.Патент Великобритании У 141462 кл. Н 1 П, опублик. 1975.(54 )(57 ) источник ионоВвеино металлов, содержацилиндрический катодныйизвлекающим отверстием стенке, на дне которого расположено рабочее вещество установленныйвнутри катодного электрода в егоглавной плоскости симметрично извле"кающему отверстию анод и источникпитания разряда, о т л и ч а ю щ и.йс я тем, что, с целью повышенияплотности ионного тока, анод выполнен в виде прямоугольной петли, введен дополнительный источник питаниядля поддержания тока через анод,термокатод выполнен в виде аналогичной по Форме аноду петли и расположен в плоскости, параллельной плоскости расположения анода, по другуюпо отношению к извлекающему отверстию сторону от этой плоскости.30 Цель достигается тем, что н источнике, содержащем полый цилиндрический катодный электрод с извлекающим отверстием в боковой стенке, на дне которого расположено рабочее вещество, установленный внутри катодного8037Изобретение относится к устройствам для получения ионов металлов спомощью электрического разряда в па",рах металлов,Оно может быть использовано в области электронной техники в установках для имплантациибыстрых атомных частиц в материалыпри изготовлении легированных полупроводников., элементов магнитной памяти и других элементов электрон Оной техники.Известны плазменные ионные источники металлов, в которых необходимаяплотность паровой фазы создается испарением металла в результате нагрева рабочей камеры источникаТакиеисточники представляют собой протяжную разрядную камеру, помещеннуюмежду полюсами магнита. Испарениевещества происходит вне камеры в тиг 20ле, соединенном с разрядной камерой паропроводом. Используютсяпечь для нагрева разрядной камеры ипечь для нагрева тигля.Недостатком известных источников 25является сложность конструкции ибольшие затраты мощности на испарение рабочего вещества.Ближайшим техническим решениемявляется источник ионой металлов,содержащий полый цилиндрический катодный электрод с извлекающим отверстием в боковой стенке, на дне которого расположено рабочее вещество,установленный .внутри катодного электрода в.его главной плоскости симмет.рично извлекающему отверстию анод иисточник питания разряда.В известном источнике анод выполнен в виде двух или более проволок,укрепленных в верхней и нижней торцовых крышках с помощью изоляторов.Недостатком известного источникаявляется низкая температура катодного электрода, из-за чего приходится вводить его косвенный подогрев,и низкая эффективность ионизации.Недостатком источника являетсянизкая. интенсивность ионного тока исложность конструкции источника.Целью изобретения является повышение плотности ионного тока,37 1электрода в его главной плоскостисимметрично извлекающему отверстиюанод и источник питания разряда,анод выполнен в виде прямоугольнойпетли, введен дополнительный источник питания для поддержания тока через анод, термокатод выполнен в видеаналогичной по форме аноду. петли ирасположен в плоскости, параллельной плоскости расположения анода, подругую по отношению к извлекающемуотверстию сторону от этой плоскости.На чертеже представлена структурная схема ионного источника,Корпус газоразрядной камеры 1 (показан пунктиром, представляющийсобой катодный электрод, имеет формуполого цилиндра с дном, на которомпомещается тигель с рабочим веществом. Внутри полости катода вблизивнутренней стенки цилиндра расположен накаливаемый эмиттер 2 в видеплоской вытянутой вдоль образующейцилиндра 1 петли, концы которойвыведены из разрядной полости черезверхнюю торцовую крьппку 3. В главнойплоскости цилиндра расположенаболееширокая прямоугольная плоская пет-.ля 4, являющаяся анодом и нагревательным элементом. Концы ее также выведены через верхнюю крьппку 3 корпуса 1. Выходное отверстие источника 5 расположено в средней частицилиндра 1 на стороне, диаметральнопротивоположной эмиттеру. Крышка 3электрически соединена с корпусом 1. Корпус 1 и эмиттер 2 подключены к отрицательному полюсу источника питания разряда б, анод 4 - кположительному полюсу. Кроме того,два вывода эмиттера 2 подключены кисточнику питания накала 7 а двавывода анода 4 - к источнику токаанода 8. Для уменьшения расходования энергии на поддержание нужнойплотности паров металла в источнике корпус может быть окружен тепловыми экранами.Работа источника ионов осущест- .вляется следующим образом,При прохождении по аноду 4 электрического тока от источника питания анода 8 происходит нагрев джоулевым теплом корпуса 1 источника и рабочего.вещества, находящегося в тигле на дне полого цилиндра 1 до температуры, при которой достигается необходимое давление паров рабочего80337Редактор О.Юркова Техред М.Гергель Корректор Л.Патай Заказ 8128/2 Тираж 678 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород. ул.Проектная,4 вещества. Испускаемые накаленнымэмиттером 2 электроны под действиемразности потенциала, создаваемойисточником тока разряда 6 движутся.к аноду 4. Благодаря его петлевойформе большая часть электроновминует анод 4 и затем электрическиотражается от стенки корпуса 1, имеющей электрическое соединение с отрицательным полюсом источником токаразряда 6. Большое число колебанийотносительно плоскости анодной петли4; совершаемое электронами, обеспечивает высокую эффективность ионизации паров рабочего вещества. Ионыотбираются из источника через отверстие 5 в боковой стенке корпусаАиодная петля 4 и эмиттер 2 не имеют,креплений внутри разрядной полости,образуемой корпусоми крышкой 3.Концы этих электродов выведены из:разрядной полости через отверстия 9 в крышке 3 и должны сочленяться с токоподводами источников питания и держателями эмиттера и анода на арматурных деталях источника, механически 5жестко соединенных с крышкой 3 корпуса 1 источника ионов,.1 Источник ионов имеет простую конструктивную схему благодаря совмещению разрядной и испарительной камер.Отсутствие электрических изоляторов внутри камеры позволяет получить увеличенное сравнительно с другими конструкциями источников ионов метал лов время непрерывной работы, таккак устраненаопасность электрической утечки. между анодом и катодом за счет запыления изоляторов. Высокая ийтенсивность пучка10 мА обеспечивает высокую производительность устройства имплантации с применением данного источника,