Источник ионов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) .(1 И с 59 4 Н 01 Я 27/04 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54)(57) 1. ИСТОЧНИК ИОНОВ, содержащий газоразрядную камеру и систему,:формирования ионного пучка, образованную перфорированными эмиссионным,ускоряющим и кольцевым замедляющимэлектродами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения на-.дежности источника при работе на химических активных газах, ускоряющийэлектрод дополнительно содержит состороны замедляющего электрода цилиндрнческую часть, при этом площадьвнутренней поверхности цилиндричес.кой части ускоряющего электрода не.менее чем на порядок превышает площадь поперечного сечения ионного пуч908193 2. Источник по п.1, о т л и ч а.ю щ и й с я тем, что на цилиндрической части ускоряющего электрода со стороны замедляющего электрода установлена диафраг ма.Изобретение относится к устройствам для получения нейтрализованных пучков ионов различных газов, вклкг чая химически активные, и может быть использовано для различных технологических операций в вакууме.Известны источники ионов, содержащие газоразрядные камеры и электростатическую систему формирования ионного пучка. Нейтрализация пространственного заряда пучка осуществляет" ся эмиссией электронов.Недостатком известных источников ионов является использование нейтрализаторов, вносимых в поток ионов или в непосредственной близости от него, что приводит к их быст" рому выходу из строя под действием ионной бомбардировки.Ближайшим к предлагаемому является источник ионов, содержащий газо- разрядную камеру и систему формирования ионного пучка, образованную, перфорированными эмиссионным, ускоряющим и кольцевым замедлякицим электродами.В известном источнике в зазоре кольцевой замедляющий электрод - плоский перфорированный ускоряющий электрод формируют потенциальную яму для электронов. Источникомэлектронов - нейтрализатором - может являться любой из известных термоэмиттеров, включая полый катод в дуговом режиме работы.Недостатком известного источника является наличие горячего катода, что при работе источника на химически активных газах может приводить к быстрому разрушению нейтрализато.Ра е1Целью изобретения является повышение надежности источника при ра.боте иа химически активных газах.Эта цель достигается тем, что в известном источнике ионов, содержа" щем газоразрядную камеру и систему формирования ионного пучка, образованную перфорированными эмиссионным,ускоряющим и кольцевым замедляющимэлектродами, ускоряющий электрод до полнительно содержит цилиндрическуючасть, при этом площадь внутреннейповерхности цилиндрической части ускоряющего электрода не менее чемна порядок превышает площадь попе О речного сечения ионного пучка.Цилиндрическая часть может бытьснабжена диафрагмой.На чертеже изображен предлагаемыйисточник ионов15 Источник содержит разрядную камеру 1 с эмиссионным электродом 2, ускоряющий электрод 3, кольцевой замедляющий электрод 4, источник 5 электрического питания, изоляторы 6 и 7, 20 Ускоряющий электрод 3 состоит изперфорированной части 8, цилиндри-,ческой части 9 и диафрагмы 10.Источник работает следующим обра-зом, В разрядной камере источниказа счет ионизации атомов рабочего газа электронным ударом генерируетсяплазма любым известным способом. Спомощью ускоряющего и эмиссионногоэлектродов формируется пучок ионов, ЗО который пронизывает полость ускоряющего электрода 3 и через выходноеотверстие диафрагмы 10 и отверстиев замедляющем электроде 4 выходит ввакуум. При подаче отрицательного поЗ 5 тенцйала на ускоряющий электрод 3 относительно замедляющего электрода 4между этими электродами возникает несамостоятельный разряд, инициируемыйпучком ионов. Внутри полости образу ется квазинейтральная плазма, синтезированная из ионов пучка и электронов, образующихся в полости за счетобъемной ионизации нейтральныхатомов, поступающих из разрядной 45 камеры вместе с ускоренными ионами.У внутренней стенки полости в узкойобласти сосредотачивается катодное908193 Составитель В.ОбуховРедактор О.Кузнецова Техред В.Кадар Корректор Т.Колб Заказ 2791/2 Тираж 643 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3падение, равное по величине приложенному между ускоряющим электродом 3 и электродом 4 напряжению, составляющее 100-200 В. Вторичные электроны, выбитыеионами с внутренней поверхности цилин,дрической части 9 ускоряющего электрода 3, ускоряются катодным падением и совершают многократные коле бания в полости, обеспечивая ионизацию атомов рабочего газа. Атомы газа тоже многократно пересекают полость электрода 3 прежде, чем выходят через выходное отверстие элект . рода 4, что позволяет неоднократно ионизировать один и тот же атом после его неоднократной рекомбинации на стенке полости. Количество колебаний атомов и вторичных электронов в . 30 полости обратно пропорционально вероятности попадания этих частиц в плоскость выходного отверстия диафрагмы 10. Поскольку эта вероятность, в свою очередь, определяется соотношением площадей поперечного сечения пучка и цилиндрической части электрода 3, для эффективной нейтрализации необходимо, чтобы площадь внутренней поверхности цилиндрической частй ускоряющего электрода не менее чем в 10 раз превышала площадь поперечного сечения пучка ионов. Наличие диафрагмы на выхоДе цилиндрической части электрода 3 улучшает условия поддержания несамостоятельного разряда между электродами 3 и 4Изобретение позволяет повысить эффективность нейтрализации пучка по /, Ь Фсравнению с вариантом работы источника без нейтрализатора (режим авто- нейтрализации), а также повысить надежность работы источника на химически активных газах ввиду отсутствия нейтрализатора термоэмиссионноготипа.