Джерело кластерного пучка

Джерело кластерного пучка, що містить короткоімпульсний клапан, камеру підготовки, 3 вхідний отвір для пучка випарного лазера й ущільнення диска мішені. В основу винаходу поставлена задача удосконалення конструкції джерела кластерних іонів, у якому внаслідок застосування нової конструкції імпульсного клапана зменшуються енерговитрати при ідентичних характеристиках газового імпульсу, а за рахунок повної герметизації кластерного джерела і мінімізації відстані між клапаном і камерою підготовки підвищується стійкість режимів і, отже, ефективність генерації нейтральних кластерів і заряджених кластерних іонів і, крім того, спрощується експлуатаційне обслуговування та зменшується газове навантаження на вакуумну систему. Поставлене завдання вирішується тим, що в джерелі кластерних іонів, яке містить короткоімпульсний клапан, камеру підготовки, зв'язану з розширювальним конусом, підкладкотримач і канал для введення лазерного пучка, відповідно до винаходу, воно додатково має газову камеру виконану у корпусі камери підготовки, які зв'язані між собою отвором із встановленої в ньому соосно і з можливістю переміщення уздовж осі в газовій камері, запірною голкою, а усередині короткоімпульсного клапана мається упор, шток і сердечник, що розташований коаксіально останньому і з можливістю переміщення уздовж осі штока, пружина і котушка збудження, при цьому короткоімпульсний клапан з газовою камерою зв'язані за допомогою мембрани. Використання короткоімпульсного клапану, в якому короткий газовий імпульс з необхідною довжиною переднього фронту, забезпечується ударом рухомого сердечника, що приводиться в рух подачею на котушку електромагніта електричного імпульсу й утримуваного зворотньою пружиною, по упору, що контактує з пружиною , яка утримує запірну голку в закритому стані і відкриваючий її під час удару, вимагає порівняно невеликих енерговитрат. Винесення кластерного джерела за межі вакуумної камери спрощує як юстировку лазерного пучка, що вводиться, так і заміну дисків мішені на підкладкотримачі. Виконання газової камери, у якій знаходиться запірна голка, і камери підготовки кластерного джерела, куди розширюється імпульс газу носія і де в нього утягується факел плазми, отриманий в результаті лазерного випару мішені, у вигляді єдиної деталі, дозволяє скоротити до мінімуму шлях газу носія від імпульсного клапана до камери підготовки одночасно з установкою вакуумних ущільнень на каналі для введення лазерного пучка і на підкладкотримачі, дозволяє домогтися максимального тиску в камері підготовки, що істотно впливає на підвищення стійкості й ефективності режимів генерації кластерів. Використання сукупності усіх ознак, включаючи відмінні, дозволяє одержати устаткування з високими технічними показниками і малими енерговитратами. На кресленні зображене джерело кластерного пучка. Джерело кластерного пучка містить 80619 4 короткоімпульсний клапан 1 із кришкою 2 і газову камеру 3, відділену від клапана 1 мембраною 4. Газова камера 3 за допомогою отвору 5 сполучається з камерою підготовки 6, пов'язаною з підкладкотримачем 7, і розширювальним конусом 8 з отвором 9. У камеру підготовки 6 через отвір 10 із вакуумним ущільненням 11 здійснюється введення лазерного пучка. На підкладкотримачі 7 мається вакуумне ущільнення 12. Усередині клапана 1 на осі встановлений шток 13 і коаксіальне розташовані сердечник 14, пружина 15 і котушка збудження 16. Сердечник 14 установлений з можливістю переміщення уздовж осі штока 13. На одному кінці штока 13 встановлений упор 17. З протилежної сторони штока 13 у кришці 2 клапана 1 розміщена притискна гайка 18 і пластинчаста пружина 19 , що примикає до шайби з ножовим ущільненням 20. Усередині газової камери 3 на пластинчастій пружині 21 установлена голка 22 таким чином, що в ненавантаженому стані вона не торкається сідловини отвору 5. Пристрій працює в такий спосіб. Під час відсутності електричного імпульсу шток 13 за допомогою пружини 19 через мембрану 4 з боку клапана 1 давить на голку 22 і вакуумно щільно притискає й до сідловини отвору 5. При подачі електричного імпульсу на котушку збудження 16, розташовану усередині клапана 1, сердечник 14, рухаючись уздовж штока 13, ударяє по упору 17, що надає руху голці 22 і відкриває отвір 5 для проходу газу з газової камери 3. При відкритті отвору 5 імпульс газу носія розширюється в камеру підготовки 6, де в нього утягується факел плазми, отриманий в результаті лазерного випару робочої речовини, розміщеної на вакуумноущільненому підкладкотримачі 7. Під час утягнення лазерної плазми в газовий потік відбуваються процеси перемішування газу носія з плазмовим факелом і термолізації газо-плазмової суміші, яка в подальшому вільно розширюється через надзвукове сопло у вакуум з утворенням кластерного пучка. Використання пропонованого винаходу дозволить: - підвищити стійкість режимів і ефективність генерації кластерних пучків; - знизити енерговитрати; - спростити експлуатаційне обслуговування.