(46) 30.03.90. Бюл. № .12 . (21)3893289/31-25 ( 22)03.04.85 ( 71)Рубежанский филиал Ворошиловградского машиностроительногб института ( 72)В.А.Никитинский, А.Т.Гапоненко и Б.И.Журавлев ( 53)533.9(088.8) (56)Ерофеев В. С./Лесков А. В. Хрлловский ускоритель плазмы с анодным слоен./В кн. Физика и применение плазменных ускорителей. Минск: Наука и техника, 1974, с. 26. Марахтаков М.К, Применение в технике ускорителей магнетронного типа 7В кн. Плазменные ускорители и ионные инжекторы. М.: Наука, 1984, с. 264-268. (54)ИСТОЧНЖ ИОНОВ ( 57)Изобретение Ьтносит.с к плазмен Но-вакуумнрй технике и может быть использовано в технологических устройствах в мапшностроёнии и электронике дл получени ионных пучков металлов . Цель изобретени - повьпиение коэффициента использовани рабочего вещества при получении ионных пучков тугоплавких материалов. В ионном источнике металлов,, состо щем из магнитной системы с замкнутыми полюсами 1, расположенного а межполюсном зазоре катода 4, анода 5 и экранов 6, используетс принцип катодного распылени ионами, ускор емыми сильным электрическим полем. При подаче напр жени на анод и катод электрическое поле концентрируетс у поверхности катода, поскольку там образуетс арочное магнитное поле. Электроны дрейфуют в -скрещенных ЕхВ пол х, в результате чего происходит интенсивна ионизаци газообразного рабочего тела, подаваемого через анод. Образовавшиес ионы бомбардируют поверхность катода, распыл его. Атомы материала катода, устремл ютс к выходной щели, где ионизируютс и ускор ютс в скрещенных ЕхВ пол х. 2 ил. Изобретение относитс к устройствам дл получени пучков ионов металлбв , их сплавов и других материалов, включа тугоплавкие материалы, и может быть использовано дл осаждени пленок заданного материала и его соединений , в том числе с активными газами , в вакууме и дл ионной имплантации . . . ., , Целью изобретени вл етс повышение коэ4:4)ициент.а использовани .рабо|чего вещества при работе .на тугоплавких материалах, На фиг. 1 схематически изображен источник, разрез; на , 2 - то же, вид;сверху. ч Источник ионов содержит магнитную систему, включающую полюса 1, электромагнитную катушку или посто нный магнит 2 и магнитопроводы 3, катод 4 анод 5, экраны 6. Полюса 1 магнитной системы выполнены в виде двух полых дилиндров, торцы которых образуют зазор с замкнутой средней линией. В отличие от прототипа катод 4 вьтол . нен из материала рабочего вещества, ионы которого требуютс получить, и установлен в межполюсном зазоре таким образом, что его рабоча поверхность , обращенна к аноду 5, составл ет секторную часть цилиндрической УСЛОВНОЙ поверхности, заключенной между полюсами. Магнитное поле, создава емое магнитной системой, имеет арочную конфигурацию над рабочей поверхностью катода. Анод 5 выполнен из двух пластин, расположенных симметрично межполюсному зазору на рас сто нии, большем ширины межполюсного зазора друг от друга в области магнитных полей рассе ни . В анодных пластинах выполнены узкие щели дл напуска газа,, необходимого дл возбуждени и поддержани разр да. . Источник работает следующим образом . При напуске газа и подаче посто н ного напр жени между катодом 4 и анодом 5 зажигаетс аномальный тлеющий разр д, имеющей структуру, харак терную дл устройств со скрещенными электрическим и магнитным пол ми. Разр дное напр жение сосредотачивае с в непосредственной близости у ка тода и открытой части межполюсного зазора. Эмиттированные с кдтода под .действием ионной бомбардировки вторичные электроны движутс в слое по ложным циклоидальньм замкнутым трактори м . Перемещение электронов от атода к аноду поперек магнитного по происходит, за счет столкновений атомами рабочего вещества и сопуттвующего газа. Образующиеес при онизационных столкновени х в слое оны ускор ютс на катод. За счет онного распылени атомы рабочего вещества, из материала которого вы- . полнен катод,, поступают в зону интенсивной ионизации. Часть атомов рабочего вещества ионизируетс в слое непосредственно у катода, ускор етс в виде ионов обратно на катод и вносит свой .вклад в распьшение катода., а также вносит вклад в воспроизводство вторичных злектронов, ответственных за поддержание разр да.В генерации ионов в слое также участвуют и образуемые в зтой зоне вместе с ионами злектроны. Благодар высокой плотности электронов в слое с замкнутым дрейфом злектронов обеспечиваетс вЬюока (до 50%) веро тность ионизации атомов рабочего вещества. Прошедшие через слой у стенок, катода атомы рабочего вещества поступают в зону ионизации перед открытой частью межпо.гаосного зазора, ионизируютс и ускор ютс электрическим полем сло в в.акуум. За счет арочной конфигурации магнитного пол происходит фокусировка ионов из сло .к середине межполюсного зазора, что способствует повьшению -коэффициента использовани рабочего вещества и уменьшению потерь ионов на стенках эмиссионного канала (открытой части межполюсного зазора). Вышедшие из разр дной камеры ионы ускор ютс до требуемой энергии и формируютс в пучок при подаче напр жени между ускор ющим электродом и разр дной камерой. Распьшение рабочего вещества, ионизаци распыленных атомов и их предварительное ускорение совмещены в одйом разр дном промежутке, что обеспечивает высокий коэффициент использовани рабочего вещества (20-30%). Ф о р м ,у л а изобретени (46) 03/30/90. Bul No. .12. (21) 3893289 / 31-25 (22) 03.04.85 (71) Rubezhansky branch of the Voroshilovgrad machine-building institute (72) V.A. Nikitinsky, A.T. Gaponenko and B.I. Zhuravlev (53) 533.9 (088.8) ( 56) Erofeev, V.S. / Leskov, A.V. Khrllovsky plasma accelerator with anode layers. / In the book. Physics and application of plasma accelerators. Minsk: Science and Technology, 1974, p. 26. Marakhtakov M.K., Application in the technique of magnetron-type accelerators of 7V kN. Plasma boosters and ion injectors. M .: Science, 1984, p. 264-268. (54) ION SOURCE (57) The invention relates to plasma No-vacuum technology and can be used in technological devices in space engineering and electronics to produce ion beams of metals. The purpose of the invention is to increase the utilization factor of the working substance in obtaining ion beams of refractory materials. The ion source of metals, consisting of a magnetic system with closed poles 1, located in the interpolar gap of the cathode 4, anode 5 and shields 6, uses the principle of cathode sputtering by ions accelerated by a strong electric field. When applying voltage to the anode and cathode, the electric field is concentrated at the surface of the cathode, since an arched magnetic field is formed there. The electrons drift in the crossed ExB fields, resulting in intense ionization of the gaseous working fluid supplied through the anode. The formed ions bombard the surface of the cathode and spray it. The atoms of the cathode material rush to the exit slit, where they ionize and accelerate in crossed ExB fields. 2 Il. The invention relates to devices for producing beams of metal ions, their alloys and other materials, including refractory materials, and can be used for the deposition of films of a given material and its compounds, including with active gases, in vacuum and for ion implantation. . . ., The aim of the invention is to increase the coefficient 4: 4) of the scientist. And the use of which | of the substance when working on refractory materials. FIG. 1 shows schematically the source, section; on, 2 - the same, top view; The ion source contains a magnetic system that includes poles 1, an electromagnetic coil or a permanent magnet 2 and magnetic cores 3, cathode 4 anode 5, screens 6. Poles 1 of the magnetic system are made in the form of two hollow cylinders, the ends of which form a gap with a closed center line. Unlike the prototype, cathode 4 is vol. It is made of the material of the working substance, the ions of which are required to be obtained, and is installed in the interpolar gap so that its working surface, facing the anode 5, constitutes the sector part of the cylindrical CONDITIONAL surface, enclosed between the poles. The magnetic field created by the magnetic system has an arched configuration over the working surface of the cathode. The anode 5 is made of two plates located symmetrically to the interpolar gap at a distance greater than the width of the interpolar gap from each other in the region of the magnetic fields of the scattering. In the anode plates there are narrow gaps for gas inlet, necessary for exciting and maintaining the discharge. . The source works as follows. When gas is applied and a constant voltage is applied between the cathode 4 and the anode 5, an anomalous glow discharge is ignited, having a structure characteristic of devices with crossed electric and magnetic fields. The discharge voltage is concentrated in close proximity to the cathode and the open part of the interpolar gap. The secondary electrons emitted from a cdtod under the action of ion bombardment move in a layer along a false cycloidal closed tractor m. The movement of electrons from the atom to the anode across the magnetic field occurs due to collisions of the working substance and the accompanying gas by the atoms. Formed during on-line collisions in the layer, they are accelerated to the cathode. By spraying the atoms of the working substance, from the material of which you came out. The cathode is filled, enter the zone of intense ionization. Some atoms of the working substance are ionized in the layer directly at the cathode, accelerated in the form of ions back to the cathode and contribute to the resolution of the cathode, and also contribute to the reproduction of secondary electrons responsible for maintaining the discharge. In the generation of ions in the layer also electrons formed in this zone together with ions are also involved. Due to the high density of electrons in the closed electron drift layer, a void (up to 50%) is possible to ionize the atoms of the working substance. The atoms of the working substance that have passed through the layer near the walls, the cathode, enter the ionization zone in front of the open part of the gap, are ionized and accelerated by the electric field of the layer into the vacuum. Due to the arched configuration of the magnetic field, the ions are focused from the layer to the middle of the interpolar gap, which contributes to an increase in the coefficient of use of the working substance and reduction of ion losses on the walls of the emission channel (the open part of the interpolar gap). The ions emerging from the discharge chamber are accelerated to the required energy and are formed into a beam when a voltage is applied between the accelerating electrode and the discharge chamber. The dispersion of the working substance, the ionization of sputtered atoms and their preliminary acceleration are combined in the single-bit gap, which ensures a high utilization rate of the working substance (20-30%). F o rm, lla inventions
ми замкнутую поверхность, расположенный между магнитными полюсами катод и экраны, закрывающие полюса, о тличающийс тем, что, с целью получени ионов металлов при. высоком коэффициенте использовани рабочего вещества, катод и экраны выполнены из материала рабочего вещества , при этом магнитные полюса и катод установлены таким образом, что у рабочей поверхности катода образуетс арочное магнитное поле, а в катоде выполнен вырез дл выхода ионного пучка.A closed surface located between the magnetic poles of the cathode and the screens covering the poles, is characterized in that, in order to obtain metal ions at. A high utilization factor of the working substance, the cathode and the screens are made of the material of the working substance, the magnetic poles and the cathode are installed in such a way that an arched magnetic field is formed at the working surface of the cathode, and a cutout is made in the cathode to exit the ion beam.