Источник ионов

СООЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) ( А 1).5.Ю 01 3 3 04 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ельский инст Томском пол им. С.М.Киро Ваулин,в, В.М.Хлопо(57) Изобретение отноисточникам и может нав радиационной физике ится к ионным ти применение для модификаци ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(46) 30. 09. 90. Бюл, Р 3 (21) 4067391/31-25 (22) 07.0486(71) Научно-исспедоват тут ядерной физики при техническом институте (72) Н.М.Арзубов, В.А Г,П.Исаев, А.И.Рябчико ских и А.Л.Ыипилов (53) 533.9(088.8) (56) Дороднов А.М. Тех плазменные ускорители т. 48, в. 9, с. 1 В 58- Авторское свидетель 9 1267818, кл. Н 01 3 физико-хfмических свойств материаловметодом ионной имплантации. Цельизобретения - повьппение эффективностиисточника за счет управления химическим составом пучка ускоренных ионов.Торцовая поверхность катода еформирована нз отдельных элементов, выполненных из различных материалов: напротивкаждого элемента расположен соответствующий коммутирующий электрод,. отделенный от катода кольцевым изолято"ром, причем расстояние д от места расположения коммутирующего электрода доближайшего края соответствующего элемента удовлетворяет условию дЧГ, гдеЧ - скорость перемещения катодногопятна. по поверхности электрода, 3длительность разрядного импульса.1 з.п. ф-лы, 2 ил.устройство может найти применениер радиационной Физике, для модиФикации Физико-химических свойств полупроводников, диэлектриков, металлови сплавов методом ионной имплантации,Цель изобретения - управление составом ионного потока.На Фиг. 1 изображена конструкцияисточника ионов; на Фиг. 2 - рабочаяповерхность катода с поджигающимиэлектродами в плане.Источник ионов содержит катод 1,анод 2, диэлектрическое кольцо 3, мелконструктурную сетку 4, дополнительные элементы 5, ускоряющий электрод 6,источнчк 7 питания основного разряда,высоковольтный источник 8 ускоряющегонапряжения, поджигающие электроды 9,емкостной накопитель 10, резистор 11, 20блок 12 питания и коммутации поджигающего импульса.Источник установлен в вакуумномобъеме с давлением Р Е 10 мм рт,ст.и содержит цилиндрический катод 1, 25коаксиально с ним располокенныйанод 2, Высоковольтный источник 8ускоряющего напряжения включен междуанодом 2 и ускоряюшим электродрм 6.Источник 7 питания основного разряда включен параллельно емкостномунакопителю 10 и электрически соединен с одной стороны с анодом 2, ас другой стороны через резистор 11и блок 12 питания и коммутации поджигающего импульса - с катодом 1.Рабочая поверхность катода 1 сФормирована из отдельных дополнительныхэлементов 5, выполненных из различных материалов,Дополнительные элементы 5 пред"ставляют собой пластины, например,в виде общих частей. кругов радиусамиК и г, причем центра круга радиусом гнаходится на окружности радиусом К.Напротив точки элемента 5, совпадающей с центром окружности радиусом К,расположены поджигающие электроды 9,каждый из которых электрически соединен с блоком 12 питания и коммутацииподжигающих импульсов. Диэлектрическое кольцо 3 электрически разделяетподжигающие электроды 9 и катод 1.Торцовая поверхность анода 2 закрытамелкоструктурной сеткой 4.Источник ионов работает следующим 55образом. 11 ри подаче с блока питанияи.коммутации на электрод 9 поджигающего импульса длительностью - 1-10 мкс и амплитудой 2-5 кВ по поверхности диэлектрического кольца 3 происходит пробой промежутка между поджйгающим электродом 9 и дополнительным элементом 5, расположенным напротив него. Образовавшаяся после пробоя плазма после расширения создает дуговой разряд между данным дополнительным элементом 5 и анодом 2 за счет энергии, запасенной например, в емкостном накопителе 1.9. В этом случае амплитуда тока разряда определяется величиной зарядного напряжения и значением сопротивления резистора К 1.Длительность Формируемого импульса ионного пучка определяется длительностью разряда между анодом 2 и дополнительным элементом 5:о =К С.ГПлазма, образующаяся эа счет дугового разряда, при расширении выходит через мелкоструктурную сетку 4 в уско" ряющий зазор, образованный сеткой 4 и ускоряющим электродом 6. Под действием электрического поля, создаваемого высоковольтным источником 8 ускоряющего напряжения, осуществляется ускорение ионов из плазмы. Сетка 4 Форми 1 рует плазменную границу, с которой отбирается .ток. Источником плазмы является катодное пятно, образованное на дополнительном элементе 5, Во время горения дугового разряда гатодное пятно перемещается по поверхности дополнительного элемента 5 со скоростью Ч, слабо зависящей от вида материала катода. Таким образом, за время горения дуги катодное пятно перемещается на расстояние 1=7 В. Поэто.,му чтобы катодное пятно эа время горения дуги не успевало перемещаться за пределы рабочей поверхности дополнительного элемента 5, выполненного из определенного материала, и тем самым исключалась возможность генерации плазмы нежелательных со" седних материалов катодаи других дополнительных элементов.5, расстояние Й от точки возникновения катод" ного пятна в любую сторону дополнительного элемента 5 должно удовлетворять условию с 1 В 1.Обеспечивая с помощью блока 12 питания и коммутации поджигающего импульса поочередную подачу поджигающих импульсов на различные поджигающие электроды 9, последовательно Формируют катодные пятна и соответственно генерируют плазму из различныхЭ 13950 материалов дополнительных элементов 5, что обеспечивает формирование управ.ляемого .по элементному составу пучка ускоренныхионов.5 Формула изобретения 1. Источник ионов, содержащий цилиндрический комбинированный катод, сформированный из отдельных элементов разного химического состава, коаксиально с ним расположенный анод, поджигающий электрод, источник ускоряющего напряжения, источник питания раз- ряда, блок питания и коммутации поджигающего электрода, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью управления составом ионного потока, введеГ ны дополнительные поджигающие элект" роды, установленные в плоскости торцовой поверхности катода напротив 244соответствующих элементов, прилегаю"щих к общей. цилиндрической образующейкатода, иотделенные от катодаколь-.цевым изолятором, причем расстояние Й вдоль торцовой, поверхности катода от точки, лежащей на цилиндрической образующей катода напротив любого из поджигающих электродов, до ближайшего края соответствующего элемента удовлетворяет условию д7где 7- скорость перемещения. катодного пятна,.3 - длительность импульса основного разряда.2, Источник ионов по п. 1, о г - . л и ч а ю щ и й с я тем, что,отдельные элементы разного химического состава имеют рабоче поверхность в форме части круга радиусом г, центр которого расположен на цилиндрической .образующей катода напротив соот" ветствующего поджигающего электрода.1395024 Составитель О.Семеноведактор В.Ьедотов Техред И.Ходанич Корректор ИЛ 06 За нческое предприятие, г. Умгород, ул. Ироентна звопс 1 нРнно-полнг У 5 334 ТВНИИПИ Гопо дела113035, Иоск ударственного комиизобретений и отка, Ж, Раушская дписноеета СССРьеийаб., д, 4/5