Високочастотне джерело іонів

Винахід відноситься до іонних джерел і може бути використано в електронній і прискорювальній техніці, зокрема, у високоенергетичних іонних мікрозондах, іонній літографії. Відоме високочастотне джерело іонів, що містить газорозрядну камеру, зв'язану із системою газонапуску, індуктор, систему постійних магнітів виконану у виді двох рівнобіжних магнітних кілець, між якими розміщене феритове кільце. Ця система охоплює газорозрядну камеру. Крім того, джерело іонів має іонно-оптичну систему, що включає систему екстракції (див. ПАТ України №32420, бюл. 7, 2000 p.). Цей аналог є найбільш близьким по технічній сутності до пропонованого винаходу і прийнятий як прототип. Слід зазначити, що установка феритового кільця між двох рівнобіжних магнітних кілець підвищує яскравість джерела за рахунок утримання плазми і зниження надходження в плазму домішок з витягаючого електрода, однак, через високий ступінь неоднорідності магнітного поля по довжині індуктора неможливо одержати високу густину плазми, а, отже, і яскравість пучка. Крім того, використання відомої конструкції вимагає великих енергетичних витрат. В основу винаходу поставлена задача створення високочастотного джерела іонів, з малою споживаною потужністю, у якому, шляхом створення індукційного розряду і його ефективної взаємодії з магнітним полем системи магнітів, підвищується густина плазми, густина іонного струму, підвищується яскравість пучка і знижуються енерговитрати. Поставлена мета досягається тим, що у високочастотному джерелі іонів, що містить газорозрядну камеру зв'язану із системою газонапуску, індуктор, іонно-оптичну систему, систему постійних магнітів, що охоплює газорозрядну камеру, відповідно до винаходу система магнітів виконана у виді рівнобіжних магнітних кілець прилеглих друг до друга і розташована вона між індуктором і іонно-оптичною системою з можливістю переміщення уздовж осі по поверхні газорозрядної камери. Довжина системи магнітів у високочастотному джерелі іонів може складати 4R÷8R, де R - радіус газорозрядної камери. Довжина індуктора в джерелі іонів може складати 2R÷4R, де R - радіус газорозрядної камери. Відстань між системою магнітів і іонно-оптичною системою може складати 1R÷2R, де R - радіус газорозрядної камери. Відстань між індуктором і торцем газорозрядної камери може складати 1R÷2R, де R - радіус газорозрядної камери. Виконання системи постійних магнітів у виді рівнобіжних кілець прилеглих друг до друга, розташування її між індуктором і іонно-оптичною системою з можливістю переміщення уздовж осі по поверхні газорозрядної камери дозволяє створити по довжині індуктора регульоване однорідне магнітне поле, що разом з високочастотним полем, створюваним індуктором забезпечує в плазмі резонансні умови для збудження й ефективного поглинання хвиль геліконового діапазону частот. При забезпеченні резонансних умов максимум енерговкладу переміщається в центр розрядної камери, що буде сприяти більш ефективній іонізації і підвищенню густини плазми. В області системи постійних магнітів забезпечується утримання і перенос плазми в область іоннооптичної системи. В області емісійного отвору іонно-оптичної системи відбувається стиснення отриманої плазми і, як наслідок, підвищення густини струму пучка. Заявлені співвідношення розмірів системи магнітів, індуктора, а також відстаней між ними й іоннооптичною системою і торцем камери дозволяють оптимізувати усі процеси, що відбуваються в конструкції, що заявляється, і знизити споживану потужність. Використання сукупності всіх істотних ознак дозволили одержати конструкцію високочастотного джерела іонів з високою яскравістю пучка і низкою споживаною потужністю. Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на фіг.1 схематично зображене високочастотне джерело іонів. Джерело іонів містить газорозрядну камеру 1, індуктор 2, розташований по поверхні камери на одному з її кінців, ВЧ-генератор З, призначений для живлення індуктора, систему постійних магнітів 4, виконану у виді рівнобіжних магнітних кілець намагнічених у подовжньому напрямку, що примикають друг до друга й охоплюють газорозрядну камеру 1. Система постійних магнітів 4 установлена з можливістю переміщення уздовж осі по поверхні газорозрядної камери 1. Ця система розташована між індуктором 2 і іонно-оптичною системою 5 з емісійним отвором 6. З протилежного кінця газорозрядна камера 1 має кришку 7 з отвором 8, зв'язаним із системою газонапуску 9. Джерело працює в такий спосіб. Після відкачки газорозрядної камери 1 і напуску газу через отвір 8 системою газонапуску 9, індуктор 2 живиться від ВЧ-генератора З високочастотною напругою. Індуктор 2 випромінює високочастотне електромагнітне поле, що здійснює пробій газу, створює і підтримує в газорозрядній камері 1 індукційний ВЧ-розряд. Система постійних магнітів 4 створює подовжнє магнітне поле, що забезпечує усередині газорозрядної камери 1 резонансні умови для збудження й ефективного поглинання плазмових хвиль геліконового діапазону частот, утримує і переносить плазму в область іонно-оптичної системи 5, стискає плазму в області емісійного отвору 6 іонно-оптичної системи 5. Пересуваючи систему постійних магнітів 4 уздовж осі по поверхні камери 1 ми регулюємо виникнення резонансного режиму роботи джерела, фіксуємо положення системи постійних магнітів 4 щодо індуктора 2 і іонно-оптична системи 5 при якому відбувається максимальний ступінь іонізації плазми, максимальна густину струму, що витягається з плазми. Витягаючий електрод іонно-оптичної системи 5 через емісійний отвір витягає з плазми і формує іонний пучок високої яскравості. Пропоноване високочастотне джерело іонів у порівнянні з існуючими дозволяє істотно підвищити густину плазми (1011-10 13см-3), густину струму пучка (10-1000мА/см2) і його яскравість при малій потужності (~40-500Вт).