Генерация плазмы и формирование ионных пучков в источнике с сетчатым плазменным катодом и магнитным мультиполем
Диссертация
На основании проведённых исследований создан двухступенчатый источник, генерирующий пучки ионов газа с площадью поперечного сечения 50 л см и током до 420 мА при рекордно высоком для источников на основе тлеющего разряда значении энергетической эффективности до 0,5 А/кВт. Устройство отвечает современному уровню требований, предъявляемых к источникам газовых ионов, что обеспечивает возможность его… Читать ещё >
Список литературы
- Gavrilov N. V., Mesyats G. A., Radkovski G. V., Bersenev V. V. Development of technological sources of gas ions on the basis of hollow-cathode glow discharges. // Surface and Coating Technology, 1997, V.96, p.81.
- Габович M. Д. Физика и техника плазменных источников ионов. М.: Атомиздат, 1972.
- Каминский М. Атомные и ионные столкновения на поверхности металла. М.: Мир, 1967.
- The physics and technology of ion sources. / edited by Brown I. G. Wiley-VCH Verlag Weinheim, 2004.
- Райзер Ю. П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987.
- Грановский В. А. Электрический ток в газе. Установившийся ток. М.: Наука, 1971.
- Andrews J. G., Allen J. E. Theory of double sheath between two plasmas. // Proc. Roy. Soc. Lond. A., 1971, V.320, p.459.
- Goertz С. K., Joyce G. Numerical simulation of the plasma double layer. // Astrophysics and space science, 1975, V.32, p.165.
- Joyce G., Hubbard R. F. Numerical simulation of the plasma double layers. // J. Plasma. Physics, 1978, V.20, p.391.1. Block L. P. A double layer review. // Astrophysics and space science, 1978, V.55, p.59.
- Langmuir I. The interaction of electron and positive ion space charge in cathode sheaths. // Phys. Rev., 1929, V.33, p.954.
- Метель А. С. Расширение рабочего диапазона давлений тлеющего разряда с полым катодом. // ЖТФ, 1984, Т.54, В.2, с. 241.
- Kelley G. G., Lasar N. Н., Morgan О. В., A source for the production of large dc ion currents. // Nucl. Instr. Methods, 1961, V. 10, p.263.
- Bacon F. M. Gas Discharge ion source 1. Duoplasmatron. // Rev. Sci. Instrum., 1978, V.49, № 4, p.427.
- Morgan О. В., Kelley G. G., Davis R. C. Technology of intense dc ion beam. // Rev. Sci. Instrum., 1967, V.3 8, № 4, p.467.
- Демирханов P. А., Курсанов IO. В., Благовещенский В. M. Источник протонов высокой интенсивности. // ПТЭ, 1964, № 1, с.ЗО.
- Davis R. С., Morgan О. В., Stewart L. D., Stiring W. L. A multiaperture duopigatron ion source. // Rev. Sci. Instrum., 1972, V.43, № 2, p.278.
- Ruffel J. P., Douglas-Hamilton D. H., Kaim R. E., Izumi K. A high current, high voltage oxygen ion implanter. //Nucl. Instrum. Methods B, 1987, V.21, p.229.
- Bacon F. M., Bickes R. W., O’Hagan J. B. Gas discharge ion source. II. Duopigatron. // Rev. Sci. Instrum., 1978, V.49, № 4, p.435.
- Stirling W. L., Tsai С. C., Ryan P. M. 15 cm Duopigatron ion source. // Rev. Sci. Instrum., 1977, V.48, p.533.
- Menon M. M., Tsai С. C., Whealton J. H. et. all. Quasi-steady-state multimegawatt ion source for neutral beam injection. // Rev. Sci. Instrum., 1985, V.56, № 2, p.242.
- Завьялов M. А., Крейндель Ю. E., Новиков JI. П., Шатурин Л. П. Плазменные процессы в технологических электронных пушках. М.: Энергоатомиздат, 1989.
- Ивлев А. М., Коржавый А. П., Москвина А. И. Долговечность алюминиевых катодов при малых давлениях газа. // Электронная техника, сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы, 1979, В.8(77), с. 67.
- Абрамович Л. Ю., Клярфельд Б. Н., Настич Ю. Н. Сверхплотный тлеющий разряд с полым катодом. // ЖТФ, 1966, Т.36, В.4, с. 714.
- Форрестер А. Т. Интенсивные ионные пучки. М.: Мир, 1992.
- Вишневский А. И., Зильберберг В. Г., Карпинос Д. М. и др. Холодные катоды для газоразрядных высоковольтных устройств из керметов на основе двуокиси циркония. // Порошковая металлургия, 1968, № 11(71), с.ЗЗ.
- Новиков А. А., Мельник В. И., Морозов В. В., Бесов А. В. Разработка и исследование новых катодных материалов для устройств высоковольтного тлеющего разряда. // Электронная техника, сер. Материалы, 1983, В. 10(183), с. 23.
- Москалёв Б. И. Разряд с полым катодом. М.: Энергия, 1969.
- Крейндель Ю. Е. Плазменные источники электронов. М.: Атомиздат, 1977.
- Мартене В. Я., Белюк С. И., Посохов В. Н. Источник газовых ионов непрерывного действия с пучком большого сечения. // ПТЭ, 1992, № 2, с. 194.
- Журавлёв Б. И., Прилепский В. В., Горлатов В. С. Технологический источник ионов. // ПТЭ, 1993, № 3, с. 215.
- Луценко Е. И., Середа Н. Д., Концевой Л. М. Двойные электрические слои в прямом разряде. // ЖТФ, 1975, Т.45, В.4, с. 789.
- Johnson J. С., Merlino R. L., D’Angelo N. Double layers formed by ion-beam injection in a double-plasma device. // J. Phys. D.: Appl. Phys., 1989, V.22, p.1456.
- Визирь А. В., Оке E. M., Щанин П. M., Юшков Г. Ю. Несамостоятельный тлеющий разряд с полым катодом для широкоапертурных ионных источников. // ЖТФ, 1997, Т.67, В.6, с. 27.
- Limpaecher R., MacKenzie К. R. Magnetic multipole containment of large uniform collisionless quiescent plasmas. // Rev. Sci. Instrum., 1973, V.44, № 6., p.726.
- Leung K. N., Hershkowitz N., MacKenzie K. R. Plasma confinement by localized cusps. // Phys. Fluids., 1976, V.19, № 7, p. i045.
- Holmes A. J. T. Role of the anode area in the behavior of magnetic multipole discharges. // Rev. Sci. Instrum., 1981, V.52, № 12, p. 1814.
- Leung K. N., Kribel R. E., Goede A. P. H., Green T. S. Primary electron confinement measurement in a multipole device. // Phys. Lett., 1978, V.66A, № 2, p.112.
- Cope D., Keller J. H. Characterization of multipole ion source for ion implantation. // J. Appl. Phys., 1984, V.56, № 1, p.96.
- Глазунов В. H., Метель А. С. О механизме потерь быстрых электронов в тлеющем разряде с осциллирующими электронами. // Физика плазмы, 1982, Т.8, № 5, с. 1099.
- Thorton J. A. Magnetron sputtering: basic physics and application to cylindrical magnetron. // J. Vac. Sci. Technol., 1978, V.15, № 2, p. 171.
- Оке E. M., Чагин А. А., Щанин П. M. Плазменный источник стационарных трубчатых электронных и ионных пучков. // ПТЭ, 1992, № 2, с. 183.
- Клярфельд Б. Н., Неретина Н. А. Анодная область в газовом разряде при низких давлениях. // ЖТФ, 1958, Т.28, В.2, с. 291.
- Ehlers К. W., Leung К. N. Increasing the efficiency of multicusp ion source. // Rev. Sci. Instrum., 1982, V.53, № 9, p.1429.
- Ehlers K. W., Leung K. N. Characteristics of the Berkeley multicusp ion source.//Rev. Sci. Instrum., V.50, № 11, p.1353.
- Lee Y., Gough R. A., Kunkel W. B. A compact filament-driven multicusp ion source. //Nucl. Instrum. and Methods in Phys. Res., 1996, В 119, p.543.
- Ehlers K. W., Leung K. N. Further study on magnetically, filtered multicusp ion source. // Rev. Sci. Instrum., 1982, V.53, № 9, p. 1423.
- Fumelli M., Valckx F. P. G. The periplasmatron, an ion source for intense neutral beams. // Nucl. Instrum. Methods, 1976, V.135, p.203.
- Brainard J. P., O’Hagan J. B. Single-ring magnetic cusp ion source. // Rev. Sci. Instrum., 1983, V.54, № 9, p.1497.
- Wutte D., Freedman S., Gough R. et. all. Development of an rf driven multicusp ion source for nuclear science experiments. // Nucl. Instrum. Methods in Phys. Res., 1998, В 119, p.409.
- Оке E. M. Источники электронов с плазменным катодом: физика, техника, применения. Томск: Изд-во HTJI, 2005.
- Семёнов А. П., Нархинов В. П. Плазменный эмиттер на основе тлеющего разряда в электродной структуре сетчатого и пластинчатого катодов большой площади. // ПТЭ, 1996, № 3, с. 98.
- Белюк С. И, Осипов И. В., Ремпе Н. Г. Промышленное применение электронных источников с плазменным эмиттером. // Изв. вузов. Физика, 2001, № 9, с. 77.
- Семёнов А. П., Нархинов В. П. Плазменный источник электронов с радиально сходящимся пучком. // ПТЭ, 1993, № 2, с. 131.
- Мытников А. В., Оке Е. М., Чагин А. А. Источник электронов с плазменным катодом для генерации пучков в форвакуумном диапазоне давлений. //ПТЭ, 1998, № 2, с. 95.
- Гаврилов Н. В., Осипов В. В., Буреев О. А. и др. Плазменный катод электронного ускорителя с большим сечением пучка. // ЖТФ, 2005, Т.31, В. З, с. 72.
- Галанский В. Л., Крейндель Ю. Е., Оке Е. М. и др. Эмиссионные свойства анодной плазмы дугового контрагированного разряда низкого давления. // ЖТФ, 1987, Т.57, В.5, с. 877.
- Riemann К. U. The Bohm criterion and sheath formation. // J. Phys. D: Appl. Phys., 1991, V.24, p.492.
- Жаринов А. В, Коваленко Ю. А., Роганов И. С., Тюрюканов П. М. Плазменный эмиттер электронов с сеточной стабилизацией. I. // ЖТФ, 1986, Т.56, В.1, с. 66.
- Жаринов А. В, Коваленко Ю. А., Роганов И. С., Тюрюканов П. М. Плазменный эмиттер электронов с сеточной стабилизацией. И. // ЖТФ, 1986, Т.56, В.4, с. 687.
- Крейндель Ю.Е. Разработка и применение источников интенсивных электронных пучков, Новосибирск.: Наука, 1976.
- Gavrilov N.V., Kuleshov S.V. A source of ribbon gas ion beams. // Proc. of 5 Conference on Modiflcstion of Materials with Particle Beams and Plasma Flow, Tomsk. «Vodoley», 2000, p. 181.
- Галанский В. JL, Крейдель Ю. Е., Оке Е. М. и др. Условия образования анодной плазмы дугового разряда низкого давления. // Теплофизика высоких температур, 1987, Т.25, № 5, с. 880.
- Ионов Н. И. Исследование газоразрядной и космической плазмы с помощью многоэлектродных зондов. // ЖТФ, 1964, Т.34, В.5, с. 769.
- Удовиченко С. Ю. Электрическая прочность ускоряющего промежутка в плазменном источнике заряженных частиц. // ЖТФ, 2000, Т.70, В. З, с. 19.
- Крейндель Ю. Е., Никитинский В. А. Электрический пробой промежутка между плазмой и положительным электродом. // ЖТФ, 1971, Т.41, В.11, с. 2378.
- Клярфельд Б. Н., Тимофеев А. А., Неретина Н. А., Гусева JI. Г. Характеристики зондов при положительных потенциалах и измерение плотности газа в разряде. // ЖТФ, 1955, Т.25, В.9, с. 1581.
- Johnson Е. О., Malter L. A Floating Double Probe Method for Measurement in Gas Discharge. // Phys. Rev., 1950, V.80, № 1, p.58.
- Козлов О. В. Электрический зонд в плазме. М.: Атомиздат, 1969.
- Бурачевский Ю. А., Бурдовицин В. А., Мытников А. В., Оке Е. М. О предельном рабочем давлении плазменного источника электронов на основе разряда с полым катодом. // ЖТФ, 2001, Т.71, № 2, с. 48.
- Danilishin D. G., Burdovitsin V. A., Burachevskii Yu. A., Oks Е. М. Plasma expansion in the anode emission channel of an electron source. // Russian Physics Journal, 2001, V.44, № 5, p.478.
- Burachevskii Yu. A., Burdovitsin V. A., Kuzemchenko M. N., Mytnikov A. V., Oks E. M. Generation of electron beams in the range of forevacuum pressures. // Russian Physics Journal, 2001, V.44, № 9, p.996.
- Бурдовицин В. А., Куземченко M. H., Оке Е. М. Об электрической прочности ускоряющего промежутка плазменного источника электронов в форвакуумном диапазоне давлений. // ЖТФ, 2002, Т.72, № 7, с. 134.
- Плешивцев Н. В., Бажин А. И. Физика воздействия ионных пучков на материалы. М.: Вузовская книга, 1998.
- Гушенец В. И., Крейндель М. Ю., Оке Е. М. и др. К вопросу о зарядовой компенсации широкоапертурных ионных пучков. // Тез. докл. 9 Симпозиума по сильноточной электронике, (Научно-техническая редакция «Гиперокс», Россия, 1992, с. 117.
- Габович М. Д. Ионно-пучковая плазма и распространение интенсивных компенсированных ионных пучков. // Успехи физических наук, 1977, Т. 121, В.2, с. 259.
- Оке. Е. М., Юшков Г. Ю. Влияние ионизации остаточного газа на электрические измерения тока ионного пучка. // Тез. докл. 9 Симпозиума по сильноточной электронике, (Научно-техническая редакция «Гиперокс», Россия, 1992, с. 90.
- Whealton J. Н., L. R. Grisham, Tsai С. С., Stirling W. L. Effect of preacceleration voltage upon ion-beam divergence. // J. Appl. Phys. 49(6), 1978, p.3091.
- Medows G. A., Free B. A. Effect of a decel electrode on primary and charge-excharge ion trajectories. //AIAA Paper, 1975, № 75 427.
- Демирханов P. А., Курсанов Ю. В., Скрипаль JI. П. Эмиссия ионов из плазменного-пучкового разряда. //ЖТФ, 1970, т. XL, в. 7, с. 1351.
- Мартене В. Я. Эмиссия ионов из неравновесной плазмы. //Известия высших учебных заведений, 2001, № 9, с. 90.
- Гаврилов Н. В., Никулин С. П., Радковский Г. В. Источник интенсивных широких пучков ионов газов на основе разряда с полым катодом в магнитном поле. //ПТЭ, 1996, № 1, с. 93.
- Коваленко Ю. А. Физические принципы построения и методы расчёта газонаполненных ускоряющих систем с плазменными эмиттерами заряженных частиц. // Дисс. На соискание учёной степени доктора физ.-мат. Наук. Москва. 1995.
- Смирнов Б. М. Асимптотические методы в теории атомных столкновений. //М.: Атомиздат, 1973, с. 185.
- Дж. Хаствед. Физика атомных столкновений. // М.: Мир, 1965 / пер. с анг. Флакса И. П., под ред. Федоренко Н. В.
- Патент РФ № 2 240 627. Ионный источник с холодным катодом. / Гаврилов Н. В., Каменецких А. С. / Заявл. 02.06.2003. Опубл. 20.11.2004. Бюл. № 32.
- Гаврилов Н. В., Каменецких А. С. Ионно-эмиссионные свойства плазмы источника ионов газов с плазменным катодом. // ДАН, Физика, 2004, Т.394, № 2, с. 1.
- Гаврилов Н. В., Каменецких А. С. Характеристики источника, с плазменным катодом и многополюсной магнитной системой удержания быстрых электронов. // ЖТФ, 2004, Т.74, В.9, с. 97.
- Gavrilov N. V., Kamenetskikh A. S. The feature of gridded plasma cathodethoperation at ion sources. // Proc. of 13 International Symposium on High Current Electronics, Tomsk, 2004, p.45.
- Гаврилов H. В., Каменецких А. С. Особенности функционирования плазменного катода с сеточной стабилизацией в двухступенчатом ионном источнике. //ЖТФ, 2006, Т.76, В.2, с. 57.
- Gavrilov. N. V., Kamenetskikh A. S. Glow-discharge-driven bucket ion source. // Rev. Sci. Instum., 2004, V.75, № 5, p. 1875.
- W. Ecktein. Calculated sputtering, reflection and range values. // IPP.9/117, 1998.
- Визирь А. В., Оке E. M., Юшков Г. Ю. Ионно-эмиссионные свойства несамостоятельного разряда с полым катодом. // Известия вузов. Физика, 1999, № 2, с. 14.
- Vizir А. V., Oks Е. М., Shandrikov М. V., Yushkov G. Yu. Effective source of high purity gaseous plasma. // Proc. of 7th International conference on modification of material with particle beams and plasma flow, Tomsk, 2004, p.81.
- Gavrilov N. V., Kamenetskikh A. S. A broad beam ion source with a gridthbounded plasma cathode. // Proc. of 7 International Conference on Modification of Material with Particle Beams and Plasma Flows, Tomsk, 2004, p.61.
- Гаврилов H. В., Каменецких А. С., Мамаев А. С. Разработка источников ионов для ионно-плазменных технологий нанесения покрытий. // Вестник УГТУ-УПИ, 2004, № 5 (35), 4.2, с. 195.
- Гаврилов Н. В., Каменецких А. С. Источник ионов газов с сетчатым плазменным катодом. // ПТЭ, 2005, № 2, с. 107.
- Маишев Ю. П. Источники ионов для реактивного ионно-лучевого травления и нанесения плёнок. // Электронная промышленность, 1990, № 5, с. 15.
- Маишев Ю. П. Источники ионов и ионно-лучевое оборудование для нанесения и травления материалов. // Вакуумная техника и технология, 1992, Т.2, № 4, с. 53.
- Патент РФ № 2 250 577 Газоразрядный плазменный катод. / Гаврилов Н. В., Каменецких А. С. / Заявл. 15.07.2003. Опубл. 20.04.2005. -Бюл. № 11.