Пристрій для іонно-електронної обробки поверхонь у вакуумі

Пристрій для іонно-електронної обробки поверхонь у вакуумі, що складається з високочасто 3 діелектричної розрядної камери, іонно-оптичну систему, виконану у вигляді одного заземленого електрода-сітки з площею, меншою за площу потенціального електрода, та вакуумної камери з розміщеною в ній мішенню, оброблювана поверхня якої бомбардується іонами та електронами. Недоліком цієї конструкції є відсутність можливості регулювання співвідношення електричних струмів іонів та електронів на поверхню мішені, що забезпечувало б необхідну якість оброблюваної поверхні. В основу винаходу поставлено технічну задачу створення пристрою для іонно-електронної обробки поверхонь у вакуумі з можливістю регулювання співвідношення електричних струмів електронів та іонів, що бомбардують поверхню мішені, у широкому діапазоні, включаючи випадок рівності цих струмів. Для вирішення поставленої задачі у пристрої, що складається з високочастотного джерела іонів та електронів, яке містить діелектричну розрядну камеру з розміщеним в ній потенціальним електродом, з'єднаним через розділовий конденсатор з джерелом ВЧ напруги, ВЧ індуктор, розміщений навкруги діелектричної розрядної камери, іоннооптичну систему, виконану у вигляді одного заземленого електрода-сітки з площею, меншою за площу потенціального електрода, та вакуумної камери з розміщеною в ній мішенню, оброблювана поверхня якої бомбардується іонами та електронами, згідно з винаходом, для регулювання співвідношення електричних струмів електронів та іонів, що бомбардують оброблювану поверхню мішені, зазначена мішень виконана з'єднаною з керованим джерелом постійної напруги. Технічний результат, що може бути одержаний при здійсненні винаходу, полягає у можливості впливу на якість оброблюваної поверхні шляхом регулювання співвідношення електричних струмів електронів та іонів, що потрапляють на поверхню мішені, у широкому діапазоні, включаючи випадок рівності цих потоків. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 представлена схема пристрою для іонноелектронної обробки поверхонь у вакуумі. Пристрій включає діелектричну розрядну камеру 1 циліндричної форми, ВЧ індуктор 2, що охоплює камеру зовні, потенціальний електрод 3, виконаний у вигляді циліндра з подовжніми розрізами для запобігання екрануванню магнітного потоку індуктора, заземлений електрод-сітку 4, що відокремлює об'єм розрядної камери від металевої вакуумної камери 8, у якій знаходиться мішень 5. До мішені прикладений потенціал від керованого джерела постійної напруги 6. Струм в ланцюгу мішені 6 вимірюється міліамперметром 10. Потенціальний електрод 3 підключений до ВЧ генератора 7 через розділовий конденсатор 9. ВЧ генератор живлення індуктора на кресленні не показаний. Пристрій працює таким чином: після відкачування атмосферного повітря з камери 1, проводиться напуск робочого газу і створення плазми шляхом подачі ВЧ напруги на індуктор 2 від ВЧ 94799 4 генератора. Потім від ВЧ генератора 7 через ємність 9 подається ВЧ напруга заданої амплітуди між потенціальним електродом 3 і заземленим електродом-сіткою 4. Оскільки площа електродасітки менше площі потенціального електрода, основне падіння потенціалу, приблизно рівне амплітуді ВЧ напруги на потенціальному електроді, зосереджено в шарі біля поверхні електрода-сітки. Іони, що прискорені з плазми у напрямку сітки 4, проходять через отвори в сітці у вигляді паралельного пучка іонів. У ті проміжки часу, коли змінний потенціал плазми наближується до нуля, електрони також проходять через ІОС до камери 8. Подання на мішень 5 потенціалу від джерела живлення 6, з подальшим вимірюванням величини та полярності електричного струму у ланцюгу мішені 5 за допомогою міліамперметра 10, встановлює необхідне співвідношення електронного та іонного струмів, що потрапляють на мішень. Потенціал мішені, при якому струм на мішень дорівнює нулю відповідає випадку рівності іонного та електронного потоків на оброблювану поверхню, тобто повністю скомпенсованому пучку. При більш позитивних потенціалах мішені 5 кількість іонів, що потрапляють до мішені зменшується, а електронів - збільшується; при більш негативних потенціалах відбувається зворотне: кількість електронів у пучку зменшується до повного зникнення. Ця ситуація відповідає повністю нескомпенсованому пучку іонів. Проводилися випробування експериментального пристрою, який було виконано відповідно до винаходу, з розрядною камерою діаметром 40 мм і довжиною 80 мм та чотиривитковим індуктором, підключеним до ВЧ генератора з частотою 13,56 МГц і потужністю до 1 кВт. Площа електро2 да-сітки складала 3 см , геометрична прозорість 15%. Діаметр отворів сітки був 0,3 мм, товщина сітки 0,18 мм. Щільність струму іонів на вході ІОС 2 дорівнювала 10 мА/см . Потенціальний електрод було виготовлено у вигляді охолоджуваного фланця діаметром 80 мм і циліндричної частини з розрізами. Мішень діаметром 50 мм була розміщена в металевій вакуумній камері на відстані 50 мм від ІОС. Струм мішені вимірювався за допомогою міліамперметра. Робочим газом служив аргон під -3 тиском в камері 10 Торр. Результати випробувань наведені на фіг.2, де зображена залежність виміряного струму мішені від її потенціалу, коли амплітуда ВЧ напруги на потенціальному електроді дорівнює 100 В. Як видно з діаграми, за рахунок зміни потенціалу мішені можна змінювати іонний струм на мішень у межах 0-3 мА, та електронний струм - у межах 0-12 мА. Джерела інформації: 1. Ian G. Brown, The Physics and Technology of Ion Sources: Second, Revised and Extended Edition, (Wiley-VCH, New York, 2004). 2. Huashun Zhang, Ion Sources (Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, 1999). 3. Q.Ji, L.Ji, Y. Chen and K.-N. Leung, Appl. Phys. Lett. 20, 4618 (2004). 6 4. A. C. №1570549, СССР, МПК H01J27/16, опуб. 20.03.1995. 5 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 94799 6 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601