RU2167466C1 - Plasma ion source and its operating process - Google Patents
Plasma ion source and its operating process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167466C1 RU2167466C1 RU2000113185A RU2000113185A RU2167466C1 RU 2167466 C1 RU2167466 C1 RU 2167466C1 RU 2000113185 A RU2000113185 A RU 2000113185A RU 2000113185 A RU2000113185 A RU 2000113185A RU 2167466 C1 RU2167466 C1 RU 2167466C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- cathode chamber
- ion source
- cathode
- chamber
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 6
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 127
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 33
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 10
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 7
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 50
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000036470 plasma concentration Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/022—Details
- H01J27/024—Extraction optics, e.g. grids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/08—Ion sources; Ion guns using arc discharge
- H01J27/14—Other arc discharge ion sources using an applied magnetic field
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/02—Details
- H01J37/04—Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
- H01J37/08—Ion sources; Ion guns
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electron Sources, Ion Sources (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к плазменной технике, а более конкретно - к плазменным источникам, предназначенным для генерации интенсивных ионных пучков, и к способам их работы. Изобретение может использоваться в технологических процессах с использованием ионных пучков для нанесения покрытий, ионного ассистирования, ионной имплантации и изменения свойств материалов. The present invention relates to a plasma technique, and more particularly to a plasma source for generating intense ion beams, and to methods for operating them. The invention can be used in technological processes using ion beams for coating, ion assisting, ion implantation and changing the properties of materials.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время известны различные типы плазменных источников ионов. Так, например, из японской патентной заявки JP 57-011448 А (H 01 J 3/04, 27/08), опубликованной 21.01.82, известно газоразрядное устройство с полым катодом. Такое устройство используется в составе источников ионов. Электроны, генерируемые в полости катода, извлекаются в расширительную камеру вдоль силовых линий магнитного поля определенной пространственной конфигурации. Магнитное поле в таком устройстве создается с помощью магнитной системы, состоящей из нескольких электромагнитных катушек, установленных вокруг камеры полого катода. Конструкция этого устройства позволяет снизить энергозатраты на генерацию основного разряда и соответственно на генерацию широкоапертурного ионного пучка.State of the art
Various types of plasma ion sources are currently known. So, for example, from Japanese patent application JP 57-011448 A (H 01
Другой плазменный ионный источник, описанный в заявке DE 3429591 A1 (H 01 J 3/04, опубликована 21.03.85), содержит полый катод, расширительную анодную камеру и магнитную систему. В состав магнитной системы входит магнитопровод, образующий магнитный зазор между двумя кольцевыми полюсами, через который осуществляется извлечение ионов в расширительную камеру. Такое конструктивное выполнение источника ионов позволяет повысить его газовую и энергетическую эффективность, а также увеличить извлекаемый ионный ток. Another plasma ion source described in DE 3429591 A1 (H 01
В последние годы плазменные источники ионов с холодными полыми катодами находят все более широкое применение в различных ионно-лучевых технологиях. Так, например, сообщалось о разработке источников ионов, работающих как на инертных, так и на химически активных газах. В таких источниках используется полый холодный катод, внутри которого с помощью постоянных магнитов создается магнитное поле для стабилизации разряда. В состав источника ионов входит также анодная камера, отделенная от полого катода. Величина ионного тока в такого типа источниках ионов составляет 150 мА и 300 мА для различных диаметров выходного отверстия разрядной камеры: соответственно для 5 и 10 см. Разрядное напряжение между стенками полого катода и анодной камерой находилось в диапазоне 350 - 550 В. Причем ресурс источника ионов диаметром 10 см при работе на химически активном газе превысил 500 часов (Gontcharov Leonid, Makounin Sergei. Cold Hollow Cathodes for Ion Sources Operating on Active and Inert Gases [он-лайн] , [2000-04-24]. Адрес в Интернет: http: //www. orc/ru/~platar/7r.htm). In recent years, plasma sources of ions with cold hollow cathodes are finding wider application in various ion beam technologies. So, for example, it was reported on the development of ion sources operating on both inert and chemically active gases. Such sources use a hollow cold cathode, inside of which a magnetic field is created with the help of permanent magnets to stabilize the discharge. The ion source also includes an anode chamber separated from the hollow cathode. The magnitude of the ion current in this type of ion source is 150 mA and 300 mA for different diameters of the outlet of the discharge chamber: 5 and 10 cm, respectively. The discharge voltage between the walls of the hollow cathode and the anode chamber was in the range 350 - 550 V. Moreover, the resource of the ion source with a diameter of 10 cm when operating on a reactive gas exceeded 500 hours (Gontcharov Leonid, Makounin Sergei. Cold Hollow Cathodes for Ion Sources Operating on Active and Inert Gases [on-line], [2000-04-24]. Internet address: http : // www. orc / ru / ~ platar / 7r.htm).
Наиболее близким аналогом патентуемого изобретения является плазменный источник ионов, конструкция которого раскрыта в статье Гаврилова Н.В., Емлина Д.Р. и Никулина С.П. "Генерация однородной плазмы в тлеющем разряде с полым анодом и широкоапертурным полым катодом" (Журнал "Письма в ЖТФ", 1999, том 25, вып. 12, стр. 83-88). Прототип изобретения включает в свой состав катодную камеру с газовводом, полый анод, образующий анодную камеру, электростатическую систему извлечения ионов с электрически изолированным эмиссионным электродом, установленным на выходном отверстии анодной камеры, и магнитную систему. При этом анодная камера соединена с катодной камерой через выходное отверстие, выполненное в стенке последней. С помощью магнитной системы в катодной и анодной полостях создается магнитное поле с вектором индукции преимущественно осевого направления. The closest analogue of the patented invention is a plasma ion source, the design of which is disclosed in the article Gavrilova N.V., Emlin D.R. and Nikulina S.P. “Generation of a uniform plasma in a glow discharge with a hollow anode and a wide-aperture hollow cathode” (Journal of Letters in ZhTF, 1999,
Известный источник ионов позволяет создать близкое к однородному распределение плотности тока ионной эмиссии при низких давлениях газа. Данное устройство используется для генерации ионных пучков в широком диапазоне энергий. Однако этот источник ионов не предназначен для работы на химически активных газах при заданных требованиях по ресурсу, надежности, газовой экономичности и энергетической эффективности. Известный источник ионов обладает ограниченными возможностями по генерации интенсивных пучков ионов: плотность генерируемого им ионного тока не превышает 3 мА/см2. Причем предельные значения тока пучка достигаются при существенном увеличении энергии ионов и снижении однородности плотности тока по сечению пучка. Следует отметить, что данные параметры являются определяющими для обеспечения возможности использования источников ионов в ряде технологических процессов, используемых для модификации материалов. Кроме того, неоднородность генерируемых с помощью известного ионного источника интенсивных пучков может превышать 10%.The well-known ion source allows you to create close to a uniform distribution of the current density of ion emission at low gas pressures. This device is used to generate ion beams in a wide energy range. However, this ion source is not designed to operate on chemically active gases under given requirements for resource, reliability, gas efficiency and energy efficiency. A well-known ion source has limited capabilities for generating intense ion beams: the density of the ion current generated by it does not exceed 3 mA / cm 2 . Moreover, the limiting values of the beam current are achieved with a significant increase in the ion energy and a decrease in the uniformity of the current density over the beam cross section. It should be noted that these parameters are crucial to ensure the possibility of using ion sources in a number of technological processes used to modify materials. In addition, the inhomogeneity of intense beams generated using a known ion source can exceed 10%.
Наиболее близким аналогом способа работы патентуемого плазменного источника ионов является соответствующий способ, раскрытый в патентной заявке GB 2064856 А (H 01 J 37/08, опубликована 17.06.81). Известный способ работы плазменного источника ионов заключается в осуществлении предварительного ввода рабочего плазмообразующего вещества через газоввод, размещенный в полости катодной камеры источника ионов, и в подаче напряжения на поджигной электрод, на стенки катодной камеры и на полый анод. При этом поджигной электрод устанавливается в полости катодной камеры и электрически изолируется от нее. В одном из вариантов реализации указанного изобретения в качестве поджигного электрода используется газоввод, выполненный в виде металлической трубки, соосно установленной в полости катодной камеры. Полый анод известного источника ионов образует анодную камеру, которая сообщена с катодной камерой через выходное отверстие, выполненное в последней. The closest analogue to the method of operation of the patented plasma ion source is the corresponding method disclosed in patent application GB 2064856 A (H 01 J 37/08, published 17.06.81). The known method of operation of a plasma ion source is to pre-enter the working plasma-forming substance through a gas inlet located in the cavity of the cathode chamber of the ion source, and to supply voltage to the ignition electrode, to the walls of the cathode chamber and to the hollow anode. In this case, the ignition electrode is installed in the cavity of the cathode chamber and is electrically isolated from it. In one embodiment of the invention, a gas inlet made in the form of a metal tube coaxially mounted in the cavity of the cathode chamber is used as an ignition electrode. The hollow anode of a known ion source forms an anode chamber, which is in communication with the cathode chamber through an outlet made in the latter.
Данный способ работы плазменного источника ионов обеспечивает увеличение мощности разряда между полым катодом и полым анодом и соответственно высокие плотности ионного тока. Но применение известного способа ограниченно из-за невысокой газовой экономичности, низкой энергетической эффективности и неоднородности плотности ионного тока при генерации пучков большого сечения. Недостатки этого способа работы плазменного источника ионов аналогичны описанным выше недостаткам, присущим способу работы источника ионов, выбранного в качестве прототипа изобретения-устройства. This method of operation of a plasma ion source provides an increase in the discharge power between the hollow cathode and the hollow anode and, accordingly, high ion current densities. But the application of the known method is limited due to the low gas efficiency, low energy efficiency and heterogeneity of the ion current density when generating large cross-section beams. The disadvantages of this method of operation of a plasma ion source are similar to the disadvantages described above inherent in the method of operation of an ion source selected as a prototype of the inventive device.
Сущность изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача, связанная с созданием плазменного источника ионов, обладающего высокой надежностью, высоким ресурсом, высокой энергетической эффективностью и газовой экономичностью. Кроме того, плазменный источник ионов должен генерировать ионные пучки, в том числе и большого сечения, с однородным распределением плотности тока. При этом заданные характеристики источника ионов должны достигаться не только при работе на инертных газах, но и при использовании химически активных веществ.SUMMARY OF THE INVENTION
The basis of the present invention is the task associated with the creation of a plasma ion source with high reliability, high resource, high energy efficiency and gas efficiency. In addition, the plasma ion source must generate ion beams, including large cross sections, with a uniform distribution of current density. In this case, the specified characteristics of the ion source should be achieved not only when working on inert gases, but also when using chemically active substances.
Перечисленные технические результаты обеспечиваются за счет следующего выполнения конструкции плазменного источника ионов. The listed technical results are provided due to the next construction of the plasma ion source.
Источник включает в свой состав катодную камеру с газовводом, полый анод, образующий анодную камеру, сообщенную с катодной камерой через выходное отверстие, выполненное в стенке последней, электростатическую систему извлечения ионов с элетроизолированным эмиссионным электродом, установленным на выходном отверстии анодной камеры, и магнитную систему, создающую в катодной и анодной камерах магнитное поле с вектором индукции преимущественно осевого направления. В дополнение к этому, согласно настоящему изобретению, источник содержит поджигной электрод, установленный в катодной камере и электрически связанный с полым анодом. При этом в выходном отверстии катодной камеры установлен дополнительный электрод, который электрически изолирован от полого анода и катодной камеры. В дополнительном электроде выполняется осевое отверстие, диаметр d которого не превышает 0,1D, где D - максимальный внутренний поперечный размер полого анода. The source includes a cathode chamber with a gas inlet, a hollow anode forming an anode chamber in communication with the cathode chamber through an outlet made in the wall of the latter, an electrostatic ion extraction system with an electrically insulated emission electrode mounted on the outlet of the anode chamber, and a magnetic system, creating a magnetic field in the cathode and anode chambers with an induction vector of predominantly axial direction. In addition to this, according to the present invention, the source comprises an ignition electrode mounted in the cathode chamber and electrically connected to the hollow anode. In this case, an additional electrode is installed in the outlet of the cathode chamber, which is electrically isolated from the hollow anode and the cathode chamber. An axial hole is made in the additional electrode, the diameter d of which does not exceed 0.1D, where D is the maximum internal transverse dimension of the hollow anode.
При величине размера D более 50 мм диаметр отверстия d преимущественно выбирается менее 5 мм. When the size D is greater than 50 mm, the diameter of the hole d is advantageously selected less than 5 mm.
Наиболее предпочтительно использование дополнительного электрода, диаметр d осевого отверстия которого равен 3 мм при условии выполнения соотношения d ≅ 0,1D. Most preferably, an additional electrode is used, the diameter d of the axial hole of which is 3 mm, provided that the relation d соотношения 0.1D is satisfied.
Целесообразно, с целью обеспечения заданного ресурса и надежности, выполнение катодной камеры источника ионов с возможностью принудительного охлаждения. It is advisable, in order to ensure a given resource and reliability, the implementation of the cathode chamber of the ion source with the possibility of forced cooling.
Наилучшие параметры устройства, в том числе газовая экономичность и энергетическая эффективность, обеспечиваются в случае выполнения магнитной системы с возможностью создания магнитного поля, величина индукции которого спадает от стенок анодной и катодной камер к их продольной оси симметрии и в направлении к выходным отверстиям камер. The best parameters of the device, including gas efficiency and energy efficiency, are provided in the case of a magnetic system with the possibility of creating a magnetic field, the magnitude of the induction of which falls from the walls of the anode and cathode chambers to their longitudinal axis of symmetry and towards the outlet openings of the chambers.
Возможен вариант исполнения магнитной системы в виде сборок постоянных магнитов, расположенных вдоль внешней поверхности катодной камеры либо катодной и анодной камер. При этом дополнительный электрод изготавливается из магнитопроводящего материала и служит полюсом магнитной системы. An embodiment of the magnetic system in the form of assemblies of permanent magnets located along the outer surface of the cathode chamber or cathode and anode chambers is possible. In this case, the additional electrode is made of magnetically conductive material and serves as the pole of the magnetic system.
Возможен также вариант исполнения источника ионов, когда магнитная система образована электромагнитными катушками. An ion source embodiment is also possible when the magnetic system is formed by electromagnetic coils.
Генерация моноэнергетичного пучка ионов обеспечивается при выполнении магнитной системы с возможностью создания в полости анодной камеры магнитного поля с вектором индукции, имеющим противоположное направление по отношению к вектору индукции магнитного поля в полости катодной камеры. The generation of a monoenergetic ion beam is ensured by performing a magnetic system with the possibility of creating a magnetic field in the cavity of the anode chamber with an induction vector having the opposite direction with respect to the magnetic field induction vector in the cavity of the cathode chamber.
Наибольшие значения извлекаемого ионного тока могут быть достигнуты при выполнении магнитной системы с возможностью создания в полости анодной камеры магнитного поля с вектором индукции, имеющим одинаковое направление с вектором индукции магнитного поля в полости катодной камеры. В этом случае снижается неравномерность распределения концентрации заряженных частиц в анодной камере и потери генерируемых в ней ионов. The highest values of the extracted ion current can be achieved by performing a magnetic system with the possibility of creating a magnetic field in the cavity of the anode chamber with an induction vector having the same direction as the magnetic field induction vector in the cavity of the cathode chamber. In this case, the uneven distribution of the concentration of charged particles in the anode chamber and the loss of ions generated in it are reduced.
Для равномерного распределения высокоэнергетичных электронов в объеме анодной камеры и, соответственно, для повышения однородности извлекаемого ионного тока в полости анодной камеры напротив осевого отверстия в дополнительном электроде может быть установлен отражатель электронов. For the uniform distribution of high-energy electrons in the volume of the anode chamber and, accordingly, to increase the uniformity of the extracted ion current in the cavity of the anode chamber, an electron reflector can be installed opposite the axial hole in the additional electrode.
Целесообразно также, чтобы источник ионов содержал дополнительный газоввод кольцеобразной формы, размещенный в анодной полости. Это позволяет повысить газовую экономичность источника и обеспечить изоляцию стенок катодной камеры от химически активных веществ. It is also advisable that the ion source contains an additional annular gas inlet located in the anode cavity. This allows you to increase the gas efficiency of the source and ensure the isolation of the walls of the cathode chamber from chemically active substances.
Наиболее эффективно использование дополнительного электрода с выступом, направленным в сторону катодной полости. При этом осевое отверстие образовано в выступе дополнительного электрода. Такой выступ дополнительного электрода может быть выполнен в форме усеченного конуса. The most effective use of an additional electrode with a protrusion directed towards the cathode cavity. When this axial hole is formed in the protrusion of the additional electrode. Such a protrusion of the additional electrode can be made in the form of a truncated cone.
В преимущественном варианте исполнения газоввод катодной полости электрически соединяется с полым анодом через переменный резистор, с помощью которого возможно регулировать параметры разряда в анодной полости. In an advantageous embodiment, the gas inlet of the cathode cavity is electrically connected to the hollow anode through a variable resistor, with which it is possible to adjust the discharge parameters in the anode cavity.
Предпочтительно также выполнение системы электропитания источника, согласно которому стенки катодной камеры подключаются к отрицательному полюсу первого источника напряжения. Полый анод подключается к положительному полюсу первого источника напряжения и к положительному полюсу второго источника напряжения, отрицательный полюс которого заземлен. It is also preferable to implement a power supply system of the source, according to which the walls of the cathode chamber are connected to the negative pole of the first voltage source. The hollow anode is connected to the positive pole of the first voltage source and to the positive pole of the second voltage source, the negative pole of which is grounded.
В качестве поджигного электрода может использоваться газоввод катодной камеры, который в этом случае электроизолируется от последней. As the ignition electrode, the gas inlet of the cathode chamber can be used, which in this case is electrically isolated from the latter.
Указанные выше технические результаты достигаются также при осуществлении способа работы плазменного источника ионов, который заключается в следующем. The above technical results are also achieved by implementing the method of operation of a plasma ion source, which is as follows.
При осуществлении способа предварительно вводят рабочее плазмообразующее вещество через газоввод, размещенный в полости катодной камеры плазменного источника ионов, и подают напряжение на поджигной электрод, установленный в полости катодной камеры, на стенки катодной камеры и на полый анод, образующий анодную камеру, которая сообщена с катодной камерой через выходное отверстие последней. В дополнение к этому, согласно настоящему изобретению, в полостях катодной и анодной камер создают магнитное поле с вектором индукции преимущественно осевого направления. При этом величины напряжений выбирают достаточными для предварительного зажигания электрического разряда в полости катодной камеры между ее стенками и поджигным электродом и для последующего зажигания электрического разряда между катодной и анодной камерами через отверстие, выполненное в дополнительном электроде. Этот электрод электроизолируется от полого анода и от катодной камеры и устанавливается в выходном отверстии последней. Диаметр d отверстия в дополнительном электроде выбирают не более 0,1D, где D - максимальный внутренний поперечный размер полого анода. When implementing the method, the working plasma-forming substance is preliminarily introduced through a gas inlet located in the cavity of the cathode chamber of the plasma ion source, and voltage is applied to the ignition electrode installed in the cavity of the cathode chamber, to the walls of the cathode chamber and to the hollow anode forming the anode chamber, which is in communication with the cathode camera through the outlet of the latter. In addition, according to the present invention, a magnetic field with an induction vector of predominantly axial direction is generated in the cavities of the cathode and anode chambers. In this case, the voltage values are selected sufficient for preliminary ignition of the electric discharge in the cavity of the cathode chamber between its walls and the ignition electrode and for subsequent ignition of the electric discharge between the cathode and anode chambers through the hole made in the additional electrode. This electrode is electrically isolated from the hollow anode and from the cathode chamber and is installed in the outlet of the latter. The diameter d of the hole in the additional electrode is selected no more than 0.1D, where D is the maximum internal transverse dimension of the hollow anode.
Для снижения потерь заряженных частиц на стенках камер магнитное поле создается таким образом, чтобы величина его индукции спадала от стенок анодной и катодной камер к их продольной оси симметрии и в направлении к их выходным отверстиям. To reduce the loss of charged particles on the walls of the chambers, a magnetic field is created in such a way that the magnitude of its induction decreases from the walls of the anode and cathode chambers to their longitudinal axis of symmetry and towards their outlet openings.
Генерация моноэнергетичного пучка ионов обеспечивается в том случае, когда в полости анодной камеры создается магнитное поле с вектором индукции, имеющим противоположное направление по отношению к вектору индукции магнитного поля в полости катодной камеры. A monoenergetic ion beam is generated when a magnetic field is created in the cavity of the anode chamber with an induction vector having the opposite direction with respect to the magnetic field induction vector in the cavity of the cathode chamber.
Наибольшие значения извлекаемого ионного тока могут быть достигнуты, если в полости анодной камеры создается магнитное поле с вектором индукции, имеющим одинаковое направление с вектором индукции магнитного поля в полости катодной камеры. The highest values of the extracted ion current can be achieved if a magnetic field is created in the cavity of the anode chamber with an induction vector having the same direction as the magnetic field induction vector in the cavity of the cathode chamber.
Величину извлекаемого ионного тока и/или величину энерговклада в разряд можно регулировать путем выбора сопротивления переменного резистора, включенного в электрическую цепь между полым анодом и газовводом катодной камеры. The magnitude of the extracted ion current and / or the amount of energy input into the discharge can be controlled by choosing the resistance of the variable resistor included in the electrical circuit between the hollow anode and the gas inlet of the cathode chamber.
Для создания магнитного поля может использоваться магнитная система, выполненная в виде сборок постоянных магнитов, расположенных вдоль внешней поверхности катодной камеры либо катодной и анодной камер. To create a magnetic field, a magnetic system can be used made in the form of assemblies of permanent magnets located along the outer surface of the cathode chamber or cathode and anode chambers.
Для создания магнитного поля может также использоваться магнитная система, образованная электромагнитными катушками. A magnetic system formed by electromagnetic coils can also be used to create a magnetic field.
Извлечение ионов из анодной камеры в предпочтительном варианте исполнения осуществляется с помощью электростатической системы извлечения, включающей в свой состав эмиссионный электрод, находящийся под плавающим потенциалом, ускоряющий и заземленный замедляющий электроды. The extraction of ions from the anode chamber in a preferred embodiment is carried out using an electrostatic extraction system, which includes an emission electrode located at a floating potential, accelerating and grounded decelerating electrodes.
В качестве поджигного электрода можно использовать газоввод, размещенный в катодной камере и электроизолированный от ее стенок. В этом случае на газоввод подается напряжение положительной полярности. As an ignition electrode, a gas inlet located in the cathode chamber and electrically insulated from its walls can be used. In this case, a positive polarity voltage is applied to the gas inlet.
Химически активный плазмообразующий рабочий газ преимущественно подают через дополнительный газоввод, расположенный в анодной полости, а через газоввод катодной камеры подают инертный плазмообразующий газ. The chemically active plasma-forming working gas is preferably supplied through an additional gas inlet located in the anode cavity, and an inert plasma-forming gas is supplied through the gas inlet of the cathode chamber.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение поясняется описанием конкретного примера его выполнения и прилагаемыми чертежами.Brief Description of the Drawings
The invention is further illustrated by the description of a specific example of its implementation and the accompanying drawings.
На фиг. 1 схематично изображен продольный разрез плазменного источника ионов, выполненного согласно настоящему изобретению. In FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a plasma ion source made in accordance with the present invention.
На фиг. 2 схематично изображен поперечный разрез анодной камеры плазменного источника ионов, показанного на фиг. 1 (разрез А-А). In FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the anode chamber of the plasma ion source shown in FIG. 1 (section AA).
На фиг. 3 изображена схема электропитания плазменного источника ионов. In FIG. 3 shows a power supply circuit of a plasma ion source.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Патентуемый плазменный источник ионов может использоваться в различных вариантах исполнения в составе технологических установок, например в составе плазмохимических реакторов или ионно-лучевых установок.Information confirming the possibility of carrying out the invention
Patented plasma ion source can be used in various versions as part of technological plants, for example, as part of plasma-chemical reactors or ion-beam plants.
Ниже представлено описание предпочтительного варианта исполнения плазменного источника ионов, предназначенного для использования в составе ионно-лучевой технологической установки. Внутренний диаметр полого анода источника ионов в рассматриваемом примере исполнения составляет 50 мм. The following is a description of a preferred embodiment of a plasma ion source for use in an ion beam processing facility. The internal diameter of the hollow anode of the ion source in this embodiment is 50 mm.
Плазменный источник ионов представляет собой тип конструкции источника ионов с холодным катодом. В состав плазменного источника ионов (см. фиг. 1 и 2) входят катодная камера 1 с газовводом 2, полый анод 3, образующий анодную камеру 4. Катодная камера 1, представляющая собой стальной полый цилиндр, сообщена с анодной камерой 4 через выходное отверстие катодной камеры, выполненное в ее торцевой стенке. У выходного отверстия анодной камеры 4 установлена электростатическая система извлечения ионов с эмиссионным электродом 5, непосредственно расположенным на торцевой части анодной камеры. За эмиссионным электродом 5 последовательно установлены ускоряющий электрод 6 и выходной замедляющий электрод 7, который заземлен. Все электроды электростатической системы изолированы друг от друга с помощью изоляторов 8. A plasma ion source is a type of cold cathode ion source design. The composition of the plasma ion source (see Fig. 1 and 2) includes a
В катодной камере 1 установлен поджигной электрод, функции которого в данном варианте исполнения конструкции выполняет электрически изолированный от стенок катодной камеры металлический газоввод 2. Указанный газоввод для осуществления работы источника ионов электрически соединяется с полым анодом 3 через регулируемый переменный резистор (см. фиг. 3). Крепление газоввода 2 к торцевой стенке катодной камеры 1 производится с помощью изоляторов 9. In the
В выходном отверстии катодной камеры 1 установлен дополнительный электрод 10, который электрически изолирован от полого анода 3 и стенок катодной камеры 1 с помощью изоляторов 11. В дополнительном электроде 10 выполнено осевое отверстие, диаметр d которого не превышает 0,1D, где D - максимальный внутренний поперечный размер полого анода. В рассматриваемом конкретном примере исполнения D = 50 мм. При величине размеров D более 50 мм диаметр отверстия d преимущественно выбирается менее 5 мм. В рассматриваемом варианте исполнения диаметр d осевого отверстия в дополнительном электроде 10 равен 3 мм. В этом случае выполняется заданное соотношение: d = 3 мм ≅ 0,1D = 5 мм. An
Дополнительный электрод 10 имеет выступ в форме усеченного конуса, который направлен в сторону полости катодной камеры 1. При этом осевое отверстие образовано в выступе дополнительного электрода. Катодная камера 1 выполнена с возможностью принудительного охлаждения. Для этого она снабжена трубками 12, по которым принудительно циркулирует охлаждающая жидкость. Трубки 12 изготавливаются из жаропрочной нержавеющей стали и электроизолируются от остальных частей источника ионов. The
Магнитная система состоит из сборок постоянных магнитов 13 и 14, расположенных соответственно вдоль внешней поверхности катодной камеры 1 и анодной камеры 4. При этом дополнительный электрод 10 входит в состав магнитной системы в качестве полюса. Для этого он выполняется из магнитопроводящего материала. В других вариантах исполнения возможно применение для генерации магнитного поля электромагнитных катушек вместо сборок постоянных магнитов. The magnetic system consists of assemblies of
В целях создания оптимальной конфигурации магнитного поля в камерах источника ионов магнитная система выполняется с возможностью создания в полости анодной камеры 4 магнитного поля с вектором индукции, имеющим противоположное направление по отношению к вектору магнитной индукции магнитного поля в полости катодной камеры 1. In order to create the optimal configuration of the magnetic field in the chambers of the ion source, the magnetic system is configured to create a magnetic field in the cavity of the
В полости анодной камеры 4 напротив осевого отверстия в дополнительном электроде 10 установлен отражатель 15 электронов, с помощью которого обеспечивается однородное распределение концентрации заряженных частиц в радиальном направлении в полости камеры 4. Источник ионов содержит также дополнительный газоввод 16 кольцевой формы, который обеспечивает равномерное распределение рабочего вещества в полости анодной камеры 4 и, соответственно, однородное распределение извлекаемого ионного тока. In the cavity of the
Элементы конструкции источника ионов крепятся на магнитопроводящих фланцах 17 и 18, которые в свою очередь закреплены на установочном технологическом фланце 19. Сборки постоянных магнитов 13 и 14 с помощью элементов крепления установлены на фланцах 17 и 18. Указанные фланцы электроизолированы от установочного фланца 19 с помощью стержневых изоляторов 20, последовательно расположенных по периметру фланца 18. При таком выполнении магнитной системы величина индукции магнитного поля спадает от стенок анодной 1 и катодной 4 камер к их продольной оси симметрии и в направлении к их выходным отверстиям. The design elements of the ion source are mounted on magnetic conductive flanges 17 and 18, which, in turn, are mounted on the installation process flange 19. Assemblies of
Установочный фланец 19 предназначен для крепления плазменного источника ионов в вакуумной камере и выполнен с возможностью вакуумно-плотной установки на ее корпусе. Во фланце 19 выполнены вакуумные (герметичные) разъемы 21 электрических вводов 22 системы электропитания разрядных электродов источника ионов и электродов электростатической системы извлечения ионов. Кроме того, во фланце 19 выполнен вакуумный разъем 23 газоввода 2 и вакуумные разъемы 24 трубок 12, по которым прокачивается охлаждающая жидкость. Использование для крепления источника ионов общего установочного фланца 19 обеспечивает возможность быстрого съема из вакуумной камеры источника ионов вместе с вакуумными разъемами системы электропитания и систем подачи газа и жидкости. The mounting flange 19 is designed to mount a plasma ion source in a vacuum chamber and is configured to vacuum tightly install on its body. The flange 19 is made of vacuum (sealed) connectors 21 of the electrical inputs 22 of the power supply system of the discharge electrodes of the ion source and electrodes of the electrostatic ion extraction system. In addition, in the flange 19 there is a vacuum connector 23 of the
Плазменный источник ионов снабжается системой электропитания (см. фиг. 3). Стенки катодной камеры 1 подключены к отрицательному источнику напряжения 25. Катодная 1 и анодная 4 камеры электроизолированы друг от друга с помощью изоляторов 11 (см. фиг. 1). Полый анод 3 электроизолирован от стенок корпуса анодной камеры с помощью изоляторов 26 (см. фиг. 2) и подключен к положительному полюсу источника напряжения 25 и к положительному полюсу источника напряжения 27, отрицательный полюс которого заземлен. Эмиссионный электрод 5 электростатической системы извлечения ионов находится под плавающим потенциалом плазмы. Ускоряющий электрод 6 подключен к отрицательному полюсу источника ускоряющего напряжения 28, положительный полюс которого заземлен. Замедляющий электрод 7 электростатической системы заземлен. The plasma ion source is supplied with a power supply system (see Fig. 3). The walls of the
Работа плазменного источника ионов согласно описанному выше примеру его реализации, соответственно и способ работы плазменного источника ионов согласно настоящему изобретению, осуществляется следующим образом. The operation of the plasma ion source according to the above described example of its implementation, respectively, and the method of operation of the plasma ion source according to the present invention is as follows.
Рабочий плазмообразующий инертный газ, например аргон, подается в катодную камеру 1 через газоввод 2. В анодную камеру 4 через дополнительный газоввод 16 подается плазмообразующий газ, в качестве которого могут использоваться химически активные газы, например хлор- и фторсодержащие газы. При таком расположении газовводов снижается концентрация химически активных газов в катодной камере 1 и, следовательно, повышается надежность и увеличивается ресурс источника ионов. Кроме того, использование дополнительного газоввода 16 кольцевой формы обеспечивает равномерное распределение плазмообразующего газа в разрядном объеме анодной камеры 4. С помощью сборок постоянных магнитов 13 и 14, магнитопроводящих фланцев и магнитопроводящего дополнительного электрода 10 создается магнитное поле с вектором индукции преимущественно осевого направления. Величина индукции магнитного поля спадает от стенок анодной и катодной камер к их продольной оси симметрии и в направлении к осевому отверстию дополнительного электрода 10 и к эмиссионному электроду 5 электростатической системы извлечения ионов. При этом вектор индукции магнитного поля в полости анодной камеры 4 имеет противоположное направление по отношению к вектору индукции магнитного поля в полости катодной камеры 1. A working plasma-forming inert gas, for example argon, is supplied to the
Между стенками катодной камеры 1, газовводом 2, электроизолированным от катодной камеры, и полым анодом прикладывается напряжение от источников 25 и 27. На газоввод 2 катодной камеры 1 и на полый анод 3 подают напряжение положительной полярности от источников напряжения 25 и 27. На стенки катодной камеры 1 подают напряжение отрицательной полярности от источника напряжения 25. A voltage from
Между стенками катодной камеры 1 и газовводом 2, служащим поджигным электродом, прикладывается напряжение от источника 25, достаточное для пробоя разрядного промежутка и поджига разряда в катодной камере 1. Подача напряжения на анод 3 и газоввод 2 от источников 25 и 27 приводит к извлечению электронов из катодной камеры 1 в анодную камеру 4. Напряжение этих источников выбирают достаточным для зажигания электрического разряда между катодной и анодной камерами через отверстие, выполненное в дополнительном электроде 10, который электроизолирован от полого анода 3 и от катодной камеры 1. В результате этого зажигается разряд в анодной камере 4. Важным условием для зажигания разряда между анодной и катодной камерами является выбор диаметра d отверстия в дополнительном электроде, установленном в выходном отверстии катодной камеры. Указанный диаметр d не должен превышать 0,1D, где D - максимальный внутренний поперечный размер полого анода 3 (в рассматриваемом примере реализации внутренний диаметр анода). В приведенном примере разряд зажигается через отверстие, выполненное в дополнительном электроде, диаметр которого равен 3 мм. Between the walls of the
Прикладываемое напряжение регулируется с помощью переменного резистора, включенного в электрическую цепь питания. Создаваемое в камерах 1 и 4 магнитное поле облегчает поджиг в них разряда и повышает эффективность работы источника ионов. Оптимальные значения величин индукции магнитного поля находится в диапазоне от 0,01 до 0,05 Тл. The applied voltage is regulated using a variable resistor included in the electrical supply circuit. The magnetic field created in
Выравнивание концентрации плазмы в анодной камере в целом и вблизи эмиссионного электрода 5 осуществляется с помощью отражателя электронов 15, соединенного с дополнительным электродом 10. При этом отражатель 15 электрически изолирован от полого анода 3. Применение отражателя электронов наиболее эффективно в случае, если внутренний диаметр анодной камеры превышает 50 мм. The plasma concentration in the anode chamber as a whole and near the
В результате проведенных исследований на экспериментальном образце плазменного источника ионов было установлено, что поджиг основного разряда производится при увеличении величины разрядного напряжения, приложенного между стенками катодной камеры 1 и полым анодом 3, до 350 В. После этого между катодной камерой 1 и анодной камерой 4 возникает разрядный ток. Поджиг разряда сопровождается снижением разрядного напряжения до 300 В. Появление разрядного тока между катодной 1 и анодной 4 камерами сопровождается извлечением из источника ионов пучка ионов, ток которого стабилизируется (по величине) в течение 3 - 5 мин. Изменение разрядного напряжения в диапазоне от 350 до 450 В приводит к изменению разрядного тока в диапазоне от 150 до 700 мА Соответственно этому изменению напряжения ток извлекаемого ионного пучка изменяется от 20 до 55 мА. As a result of studies on an experimental sample of a plasma ion source, it was found that the main discharge is ignited with an increase in the discharge voltage applied between the walls of the
В конкретных условиях, при диаметре отверстия в дополнительном электроде 10, равном 3 мм, величина извлекаемого ионного тока составила 70 мА. Разряд между катодной и анодной камерами зажигался через это осевое отверстие. При этом величина разрядного напряжения была равна 510 В. Измеренное значение ионного тока соответствовало площади выходного эмиссионного отверстия анодной камеры - 17 см2. В случае увеличения диаметра отверстия в дополнительном электроде 10, т.е. при отклонении от условия d ≅ 0,1D, происходило существенное увеличение энергетической цены иона, снижение газовой эффективности и снижение извлекаемого ионного тока. Так, например, если были выбраны размеры источника ионов - d = 5 мм и D = 50 мм, то разрядное напряжение увеличилось до 560 В при одновременном снижении ионного тока пучка до 60 мА.In specific conditions, with a hole diameter in the
Кроме того, было установлено, что после выхода на стабилизированный режим работы источника ионов можно регулировать величину тока извлекаемого ионного тока за счет изменения сопротивления регулируемого переменного резистора (см. фиг. 3), включенного в цепь питания между поджигным электродом, функции которого выполняет газоввод 2, и полым анодом 3. При величине разрядного тока 500 мА увеличение сопротивления резистора от 660 Ом до 1800 Ом вызывало нелинейное увеличение величины ионного тока пучка от 33 до 37 мА. Следует отметить, что дальнейшее увеличение сопротивления переменного резистора до 2680 Ом не приводило к изменению ионного тока. Таким образом, путем выбора сопротивления переменного резистора, включенного в электрическую цепь между полым анодом 3 и газовводом 2 катодной камеры, можно осуществлять регулирование извлекаемого ионного тока и/или величину энерговклада в разряд (на единицу ионного тока). In addition, it was found that after reaching the stabilized mode of operation of the ion source, the current of the extracted ion current can be controlled by changing the resistance of the adjustable variable resistor (see Fig. 3) included in the power circuit between the ignition electrode, the function of which is performed by
Извлечение и формирование пучка ионов в данном примере реализации изобретения осуществляется с помощью трехэлектродной электростатической системы извлечения ионов, реализующей принцип "ускорение-замедление". Между генерируемой в полости анодной камеры 4 газоразрядной плазмой, чей потенциал задается полым анодом 3, эмиссионным электродом 5, находящимся под плавающим потенциалом, ускоряющим электродом 6, на который подается напряжение отрицательной полярности от источника 28, и замедляющим заземленным электродом 7 создается заданная разность потенциалов. В результате этого с помощью электростатического поля извлекается пучок ионов из камеры 4. Таким образом электростатическая система извлечения формирует ионный пучок с заданной плотностью ионного тока и заданным сечением. The extraction and formation of the ion beam in this example implementation of the invention is carried out using a three-electrode electrostatic ion extraction system that implements the principle of acceleration-deceleration. Between the gas-discharge plasma generated in the cavity of the
Как было установлено в ходе экспериментов, при разрядном напряжении в диапазоне от 300 до 600 В плотность ионного тока, генерируемого плазменным источником ионов, составляла соответственно от 0,1 до 5 мА/см2. Неоднородность плотности ионного тока по сечению пучка диаметром 40 мм не превышала 5% (измерение проводилось на мишени, расположенной на расстоянии 200 мм от выходного электрода 7 электростатической системы извлечения ионов).As was established during the experiments, at a discharge voltage in the range from 300 to 600 V, the density of the ion current generated by the plasma ion source was from 0.1 to 5 mA / cm 2 , respectively. The inhomogeneity of the ion current density over the cross section of a beam with a diameter of 40 mm did not exceed 5% (the measurement was carried out on a target located at a distance of 200 mm from the
Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о высокой энергетической эффективности, газовой экономичности и высокой степени однородности плотности ионного тока разработанного плазменного источника ионов. При этом возможна генерация интенсивных пучков ионов не только инертных, но и химически активных газов. Источник ионов, выполненный согласно настоящему изобретению, обладает требуемой надежностью при работе и высоким ресурсом. Это связано с тем, что химически активные вещества практически не попадают на наиболее нагретые части катодной камеры, служащие эмиттером. Таким образом, как сам патентуемый плазменный источник ионов, так и способ его работы превосходят по достигаемому техническому результату соответствующие технические решения, выбранные в качестве прототипов. The obtained experimental data indicate a high energy efficiency, gas efficiency and a high degree of uniformity of the ion current density of the developed plasma ion source. In this case, generation of intense ion beams of not only inert but also chemically active gases is possible. The ion source made according to the present invention has the required reliability during operation and a high resource. This is due to the fact that chemically active substances practically do not fall on the most heated parts of the cathode chamber, which serve as an emitter. Thus, both the patented plasma ion source itself and the method of its operation are superior in terms of the technical result achieved to the corresponding technical solutions selected as prototypes.
Промышленная применимость
Изобретение может найти широкое применение в плазменной технике: в конструкции плазменных источников ионов, предназначенных для генерации интенсивных ионных пучков большого сечения, и для реализации способов их работы.Industrial applicability
The invention can find wide application in plasma technology: in the design of plasma ion sources intended for the generation of intense large-sectional ion beams, and to implement methods for their operation.
Патентуемый плазменный источник ионов, выполненный согласно настоящему изобретению, может использоваться в плазменной технике, в составе технологических установок с газоразрядными источниками ионов, например имплантеров, а также в ускорителях заряженных частиц (ионов). Изобретение может найти применение в различных технологических процессах с использованием ионных пучков. Однородные пучки большого сечения, создаваемые с помощью плазменного источника ионов, могут использоваться для обработки полупроводниковых материалов, нанесения покрытий, ионной имплантации, ионного ассистирования, очистки поверхностей и изменения свойств материалов. Patented plasma ion source, made according to the present invention, can be used in plasma technology, as part of technological installations with gas-discharge ion sources, such as implanters, as well as in accelerators of charged particles (ions). The invention may find application in various technological processes using ion beams. Large-section homogeneous beams created using a plasma ion source can be used to process semiconductor materials, coatings, ion implantation, ion assisting, surface cleaning, and changing material properties.
Claims (26)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000113185A RU2167466C1 (en) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | Plasma ion source and its operating process |
| PCT/RU2001/000060 WO2001093293A1 (en) | 2000-05-30 | 2001-02-14 | Plasma ion source and method |
| AU2001237845A AU2001237845A1 (en) | 2000-05-30 | 2001-02-14 | Plasma ion source and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000113185A RU2167466C1 (en) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | Plasma ion source and its operating process |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2167466C1 true RU2167466C1 (en) | 2001-05-20 |
Family
ID=20235170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000113185A RU2167466C1 (en) | 2000-05-30 | 2000-05-30 | Plasma ion source and its operating process |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AU (1) | AU2001237845A1 (en) |
| RU (1) | RU2167466C1 (en) |
| WO (1) | WO2001093293A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504040C2 (en) * | 2011-09-26 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Method and device to modify surface of axisymmetric items |
| RU2620603C2 (en) * | 2015-09-08 | 2017-05-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУВПО КФУ) | Method of plasma ion working source and plasma ion source |
| RU2621283C2 (en) * | 2015-09-08 | 2017-06-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУВПО КФУ) | Method for carrying out glow discharge and device for its implementation |
| RU2642990C2 (en) * | 2013-11-04 | 2018-01-29 | Аэроджет Рокетдайн, Инк. | Systems and methods of ground tests of low thrust jet engines |
| CN111163580A (en) * | 2020-01-21 | 2020-05-15 | 散裂中子源科学中心 | A Miniature Ion Source for Plasma Timing Ignition |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011037488A1 (en) * | 2009-09-22 | 2011-03-31 | Inano Limited | Plasma ion source |
| US9793084B2 (en) * | 2009-11-16 | 2017-10-17 | Schlumberger Technology Corporation | Floating intermediate electrode configuration for downhole nuclear radiation generator |
| CN103811260B (en) * | 2012-11-08 | 2016-06-08 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | A kind of plasma reactor and processing method thereof |
| CN109236594B (en) * | 2018-09-14 | 2020-08-25 | 哈尔滨工业大学 | A low-power magnetized electric propulsion hollow cathode thruster |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3243570A (en) * | 1963-04-30 | 1966-03-29 | Gen Electric | Automatic gas pressure control for electron beam apparatus |
| GB1145013A (en) * | 1965-03-19 | 1969-03-12 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to cold cathode, glow discharge devices |
| GB2064856B (en) * | 1979-10-23 | 1984-06-13 | Tokyo Shibaura Electric Co | Discharge apparatus having hollow cathode |
| RU2139590C1 (en) * | 1997-09-12 | 1999-10-10 | Научно-исследовательский институт энергетического машиностроения Московского технического университета им. Н.Э.Баумана | Cathode unit |
-
2000
- 2000-05-30 RU RU2000113185A patent/RU2167466C1/en not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-02-14 WO PCT/RU2001/000060 patent/WO2001093293A1/en active Application Filing
- 2001-02-14 AU AU2001237845A patent/AU2001237845A1/en not_active Abandoned
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГАВРИЛОВ Н.В. и др. Генерация однородной плазмы в тлеющем разряде с полым анодом и широкоапертурным полым катодом. - Письма в ЖТФ, 1999, т. 25, вып. 12, с. 83-88. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2504040C2 (en) * | 2011-09-26 | 2014-01-10 | Открытое акционерное общество "ТВЭЛ" | Method and device to modify surface of axisymmetric items |
| RU2642990C2 (en) * | 2013-11-04 | 2018-01-29 | Аэроджет Рокетдайн, Инк. | Systems and methods of ground tests of low thrust jet engines |
| RU2620603C2 (en) * | 2015-09-08 | 2017-05-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУВПО КФУ) | Method of plasma ion working source and plasma ion source |
| RU2621283C2 (en) * | 2015-09-08 | 2017-06-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУВПО КФУ) | Method for carrying out glow discharge and device for its implementation |
| CN111163580A (en) * | 2020-01-21 | 2020-05-15 | 散裂中子源科学中心 | A Miniature Ion Source for Plasma Timing Ignition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2001237845A1 (en) | 2001-12-11 |
| WO2001093293A1 (en) | 2001-12-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Oks et al. | Development of plasma cathode electron guns | |
| JP2648235B2 (en) | Ion gun | |
| RU2084085C1 (en) | Closed electron drift accelerator | |
| US6803585B2 (en) | Electron-cyclotron resonance type ion beam source for ion implanter | |
| EP0184812B1 (en) | High frequency plasma generation apparatus | |
| US6497803B2 (en) | Unbalanced plasma generating apparatus having cylindrical symmetry | |
| US4800281A (en) | Compact penning-discharge plasma source | |
| JP3158158B2 (en) | Low pressure discharge generation and ignition method, vacuum processing apparatus and cathode chamber of the apparatus | |
| US20040104683A1 (en) | Negative ion source with external RF antenna | |
| US6246059B1 (en) | Ion-beam source with virtual anode | |
| US4122347A (en) | Ion source | |
| US7624566B1 (en) | Magnetic circuit for hall effect plasma accelerator | |
| RU2167466C1 (en) | Plasma ion source and its operating process | |
| US7947965B2 (en) | Ion source for generating negatively charged ions | |
| RU87065U1 (en) | DEVICE FOR CREATING A HOMOGENEOUS GAS DISCHARGE PLASMA IN LARGE VOLUME TECHNOLOGICAL VACUUM CAMERAS | |
| JP3504290B2 (en) | Method and apparatus for generating low energy neutral particle beam | |
| RU2371803C1 (en) | Plasma ion source | |
| Akhmadeev et al. | Plasma sources based on a low-pressure arc discharge | |
| RU2237942C1 (en) | Heavy-current electron gun | |
| RU2035789C1 (en) | Process of generation of beam of accelerated particles in technological vacuum chamber | |
| RU2792344C9 (en) | Gas-discharge electron gun controlled by an ion source with closed electron drift | |
| RU2792344C1 (en) | Gas-discharge electron gun controlled by an ion source with closed electron drift | |
| RU2789534C1 (en) | High-frequency plasma source | |
| RU2401521C1 (en) | Plasma accelerator with closed hall current (versions) | |
| JPH0222500B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120531 |