Система ионно-пучкового транспорта
Должна обеспечивать:
- заданную энергию ионов;
- заданную интенсивность пучка (плотность ионного тока);
- стабильность ионного тока во времени и по площади подложки;
- высокую изотропную чистоту пучка.
Включает в себя:
- ускоритель ионов;
- устройства фокусировки;
- масс-сепаратор;
- системы сканирования ионного пучка.
Требования к ускорителю ионов:
- минимальная потребляемая мощность;
- компактность;
- возможность дополнительной фокусировки пучка;
- минимальное рассеяние и загрязнение пучка;
- исключение пробоев между элементами ускорителя;
- эффективная защита от рентгеновского излучения и высокого напряжения.
Существуют две базовые конструкции ускорителей – одно- или двухпролетные ускорители и ускорительные колонны с постоянным градиентом потенциала. Ускоритель первого типа имеет простую конструкцию, небольшие размееры, но работает только с низкими до 100кЭВ ионами. Электроды изготавливаются из нержавеющей стали или титана. В качестве изолятора применяют тугоплавкое стекло “пирекс” и свинцовую резину для защиты от рентгеновского излучения.
Фокусирующие системы
При малых энергиях ионов или больших токах ионного пучка из-за эффекта обьемного заряда происходил расплывание ионного пучка. В свободном от поля пространстве ионный пучок может захватывать возникающие на его пути медленные электроны или отрицательные ионы, которые могут нейтрализовать обьемный заряд.
Фокусировку ионного пучка производят электродами, расположенными в различных местах ионного тракта. В низкоэнергетических установках ускорение и фокусировку часто совмещают.
Для фокусировки используют трехэлектродные или квадрупольные линзы.
Масс-сепаратор
Должен обеспечивать:
- сепаррирование в широком диапазоне масс с высоким разрешением;
- минимальную аберрацию пучка;
- сохранение формы пучка;
- минимальное загрязнение пучка продуктами распыления стенок сепаратора при бомбардировке их отклоненными ионами.
В настоящее время используются три метода сепарирования:
- по массам с отклонением пучка с помощью магнитов;
- по скоростям без изменения направления пучка с применением скрещенных Е и В полей;
- по массам с сепарацией ВЧ-фильтром.
При первом методе применяют магниты различной конфигурации. Наиболее простым и удобным по конструкции является сепаратор с однородным полем, создаваемым секторным магнитом.
Сепарирование ионов различной массы заключается в воздействии на движущиеся ионы силы Лоренца, при этом ионы движутся по круговой траектории, радиус которой зависит от массы иона, ускоряющего напряжения, напряженности магнитного поля и зарядового состояния иона.
Т.о., ионы одинаковых энергий и зарядового состояния будут двигаться по разным траекториям. Угол секторного магнита может быть 60,65,90˚. Секторные масс-сепараторы выполняют также функции фокусировки.
Во втором методе используют ЕxВ сепараторы, представляющие собой ионно-оптические устройства с взаимно перпендикулярными электрическими и магнитными полями.
В таком сепараторе электрическое поле Е используют для компенсации воздействия на ион силы Лоренца. При определенных значениях магнитного и электрического полей при некоторых скоростях V0 выполняется соотношение НеV0=eU , тогда ионы с массой М0 проходят через сепаратор по прямой линии. Ионы с массой М=М0±ΔМ будут испытывать действие отклоняющей силы. Достоинствам ЕхВ сепаратора являются малые габариты и масса, простота, прямолинейность ионного тракт
ВЧ-сепараторы сложны по конструкции и требуют мощных ВЧ-источников питания. Поэтому они применяются редко.
Дата добавления: 2016-01-29; просмотров: 753;