Источник ионов электрогидродинамического типа

,91 2 Электионов, США Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(54) ИСТОЧНИК ИОНОВ ЭЛЕКТРОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ТИПА(57) Использование: микротсхнология, ионная литография, Сущность изобретения:изобретение позволяет повысить стабильностьхарактеристик ионного источника и увслинить срок его непрерывнойработы. Источниксодержит опорный высоковольтный изолятор(1), цилиндрическую стойку (2), управляющий электрод (3), фланец (4) с низковольтными э,;сктровводами (5), нагреватель (6), резервуар (7) с. ионпэуемым веществом (8), эмиттер (9) в виде острия иглы, покрытой жидким иопизуемым веществом и проходящей через отвеостие в днище резервуара, ОО Верхний конец иглы после установки ее в источник, крепится к удерживающему лепестк.у 10). Игла эмиттера изготовлена в виде каната, свитого из нескольких, например 7 4 тонких проволок тугоплавкого металла и ф спсчснного в вакуумс при температуре, близкой к температуре плавления проволоки.Центральная п 1 юволока (11) расположена вдоль оси симметрии источника ионов, остальные спирально навиты вокруг нее, а л острие (12) иглы в виде конуса изготовлено путем механической заточки спеченного канатика, Внутреннис капиллярные каналы, образованныс между проволоками, по которым подается жидкое вещество из резервуара, подходят почти к самой вершине острия, Благодаря закрытым внутреннимканалам вещество не подвергается окислению и загрязнению, в частности, при вскрытииисточника. 3 ил.Изобретение относится к микротехнологии и может использоваться, например, вионно-литорафических установках, растровых микроскопах и т,д,Цель изобретения - упрощение технологии изготовления источника ионов и используемого для этого оборудования, атакже повышение стабильности характеристик увеличения срока непрерывной работыисточника за счет повышения надежности 10подачи ионизуемого вещества на углу изрезервуара.Достигаемый результат обусловлен тем,что благодаря большому количеству прово-.лок и малому зазору между ними образуется 15множество параллельно действующих внутренних капиллярных каналов, по которымжидкое вещество подается из резервуарапочти к самой вершине острия, а благодарявнутренним каналам вещество не подвергается окислению и загрязнению.Сущность описываемого изобретенияпоясняется чертежом, на котором приведена схема источника ионов электрогидродинамического типа (фиг.1), с поперечным 25(фиг.2) и продольным (фиг.3) разрезами иглы.Источник смонтирован на опорном изоляторе 1, на котором закреплена цилиндрическая стойка 2 с управляющим электродом 303. Сверху на стойке 2 установлен фланец 4с низковольтными электровводами 5, на которых с помощью проволочных нагревателей 6 смонтирован резервуар 7 сионизуемым веществом 8. Через отверстие 35в днище резервуара по его оси проходитигольчатый эмиттер 9, покрытый жидкимионизуемым веществом. Верхний конец иглы 9 после постановки ее в источник (резервуар) крепится к удерживающему лепестку 4010,Игла эмиттера 9 изготовлена из канатика, свитого из нескольких, например, какпоказано на фиг.1, иэ 7 тонких проволоктугоплавкого металла. Одна из проволок 11 45(центральная) расположена по оси источника ионов, остальные - спирально навитывокруг нее. После навивки канатик спечен ввакууме при температуре, близкой к температуре плавления проволрки. Острие 12 иглы в виде конуса изготовлено путеммеханической заточки. При этом образующиеся между проволоками внутренние капиллярные каналы, по которым подаетсяжидкое вещество из резервуара, подходит 55почти к самой вершине острия, а благодарязакрытым снаружи каналам вещество практически не подвергается окислению, в частности, при вскрытии источника на атмосферу. На нижнем торце изолятора 1 смонтирован экстрагирующий электрод 13,Перед включением источника необходимо заполнить резервуар 7 жидким веществом 8 и осуществить покрытие острия эмиттера 12, Для этого узел фланца 4 с игольчатым эмиттером 9 помещают в вакуумную камеру над тиглем с покрывающим веществом. Камеру откачивают от давления1 10 Па. Осуществляют нагрев вещества в тигле до температуры, значительно превышающей точку плавления вещества, опускают в расплав конец резервуара с острием и выдерживают в течение необходимости времени. Игла смачивается веществом, последнее втягивается в резервуар, заполняя его.Источник работает следующим образом. Пропускание электрического тока через нагреватель 6 приводит к плавлению и нагреву вещества в резервуаре 7. При плавной подаче на экстрагирующий электрод 13 отрицательного по отношению к эмиттеру 9 напряжения (несколько кВ) на острие эмиттера образуется конус Тейлора, с вершины которого скачком начинается эмиссия положительных ионов, Уход жидкости в виде ионов компенсируется ее притоком по капиллярным каналам эмиттера, что обеспечивает непрерывность процесса.Изобретение было апробировано при использовании галлия в качестве ионизируемого вещества. Было испытано более десятка макетных образцов источника ионов галлия электрогидродинамического типа, Проверялись вольт-амперные характеристики источников галлия, стабильность ионного тока во времени и воэможность длительной работы источников.Проведенные испытания показали воэможность длительной (несколько сотен часов) и стабильной работы источников предложенной конструкции.По сравнению с прототипом преимущество устройства состоит в том, что оно технологически проще в изготовлении, а также в том, что достигается стабильная и длительная работа ионного источника из-за отсутствия окисления и загрязнения ионизуемого вещества, поступающего по внутренним капиллярным каналам почти к самой вершине острия. Таким образом, описываемая конструкция позволяет усовершенствовать установку ионной литографии путем применения в ней предлагаемого источника ионов ЭГД типа.Составител ь В. УльяновТехред М,Моргентал Корректор М. Куль Редактор С, Кулакоаа Заказ 1529 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва.Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Формула изобретения ИСТОЧНИК ИОНОВ Э пЕКТРОГИД- РОДИНАМИЧЕСКОГО иЛА, содержащий опорный высоковольтный изолятор, фланец с низковольтными вводами, стойку, резервуар с нонизируемым веществом, нагреватель ионизируемого вещества, упраелягощий и экстрагирующий злек 1 роды, эмиттер в виде острия иглы с внутренними капиллярными канагами, покрытой ионизируемым веществом, часть которой размещена в отверстии, выполненном в днище резервуара, отлжюющийся тем, что, с целью упрощения технологии и изготовления источника ионов и используемого для этого оборудования, игла выполнена в виде проволок из тугоплавкого металла, спирально навитых на одну центральную, проволоку, расположенную вдоль продольной оси симметрии источника ионов, при этом острие иглы кониче ской формы изготовлено механическойзаточкой свитых проволок с образованием между поверхностями проволок внутренних капиллярных каналов, соединяющих вершину острия иглы с резер- "5 вуаром.