Источники широких пучков ионов газов на основе тлеющего разряда для технологических применений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.13, кандидат наук Емлин, Даниил Рафаилович

  • Емлин, Даниил Рафаилович
  • кандидат науккандидат наук
  • 2013, Екатеринбург
  • Специальность ВАК РФ01.04.13
  • Количество страниц 168
Емлин, Даниил Рафаилович. Источники широких пучков ионов газов на основе тлеющего разряда для технологических применений: дис. кандидат наук: 01.04.13 - Электрофизика, электрофизические установки. Екатеринбург. 2013. 168 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Емлин, Даниил Рафаилович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1. Проблемы разработки источников широких пучков ионов газов для технологических применений

1.1. Создание однородного плазменного газоразрядного эмиттера ионов с большой площадью поверхности

1.2. Влияние эмиссии ионов на условия существования самостоятельного тлеющего разряда

1.3. Повышение энергетической эффективности генерации ионов в плазме несамостоятельного разряда

1.4. Формирование широких ионных пучков многоапертурными ионно-оптическими системами

1.5. Выводы по главе 29 Глава 2. Ионные источники на основе самостоятельного тлеющего разряда

2.1. Разряд в электродной системе типа обращенный магнетрон в слабом магнитном поле

2.2. Разрядная система с широкоапертурным полым катодом и полым анодом

2.3. Влияние потенциала экранного электрода на формирование ионного пучка

2.4. Источник низкоэнергетичных ионных пучков с широкоапертурным полым катодом и полым анодом в магнитном поле

2.5. Выводы по главе 71 Глава 3. Генерация плазмы в несамостоятельном разряде с плазменным катодом

3.1. Особенности применения несамостоятельного разряда с плазменным катодом для генерации больших объемов однородной плазмы

3.2. Плазменный катод на основе тлеющего разряда с расширенной анодной частью

77

3.3. Применение крупноструктурных сеток в плазменном катоде на основе разряда с расширенной анодной частью

3.4. Условие стабилизации плазменного катода

3.5. Эффективность двухступенчатого ионного источника

3.6. Выводы по главе 99 Глава 4. Ионные источники на основе несамостоятельного разряда с плазменным катодом

4.1. Применение многополюсной магнитной системы для повышения однородности

плазмы в разряде с сеточным плазменным катодом

4.2. Влияние конфигурации системы экранирующего многополюсного магнитного поля на характеристики генератора плазмы

4.3. Низкоэнергетический ионный источник с анодом, экранированным многополюсным магнитным полем

4.4. Применение электростатической ловушки во второй ступени разряда для создания плазменного эмиттера значительной протяженности

4.5. Источник ленточного пучка

4.6. Выводы по главе 142 Заключение 143 Список литературы 149 Приложение 1. 163 Приложение 2. Список публикаций по теме диссертации

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электрофизика, электрофизические установки», 01.04.13 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Источники широких пучков ионов газов на основе тлеющего разряда для технологических применений»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время для изменения свойств и характеристик поверхности материалов и изделий широко используется воздействие высокоэнергетичных потоков ионов, электронов, плазмы, лазерного излучения и т.д. [1]. В результате использования технологий ионной имплантации или ионно-ассистируемого нанесения покрытий открываются широкие возможности создания соединений и сплавов методом, изменяющим параметры и функциональные свойства поверхности, как правило, без изменения объемных свойств материалов [1, 2, 3]. К достоинствам метода относят возможность формирования пучков ионов практически любых материалов, независимость состава от растворимости компонентов, возможность легирования при низких температурах и отсутствие прямой связи результатов легирования с диффузионными процессами; сохранение исходных размеров изделий, возможность управления энергией ионов в широких пределах, глубиной воздействия и формой легированного профиля и т.д. Пучки ионов низких энергий (менее нескольких кэВ) применяются для чистки, полировки, травления поверхности, для нанесения покрытий ионным распылением мишеней, синтезом пленок из пучков ионов т.п. [1, 5, 4, 6, 7, 8]. Воздействие пучка ионов с энергией в десятки кэВ позволяет, в частности, легировать поверхностный слой, изменять структурный и фазовый состав, залечивать дефекты кристаллической решетки. [1, 2, 9]. При ассистированном осаждении покрытий пучок ионов термомеханически активирует поверхность, обеспечивает термостимулированное ионное насыщение поверхности, ионно-лучевое перемешивание осаждаемых атомов, изменение структуры покрытия и т. д. [8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]. Метод позволяет модифицировать металлы, сплавы, диэлектрические материалы, полупроводники как при низких, так и высоких температурах [2, 9].

Толщина модифицированного слоя складывается из двух составляющих - легированного слоя, и слоя модифицированного в результате рассеяния энергии иона, пластических деформаций, образования радиационных дефектов, движения вторичных выбитых атомов, ионно - стимулированной диффузии и т. д. [1, 9]. При энергиях ионов до 50 кэВ проективная длина пробега ионов несколько десятков нанометров. Повышение температуры и радиационно -стимулированная диффузия увеличивают легированный слой до ста нм. Полная толщина слоя с модифицированной структурой, фазовым состоянием, измененными внутренними напряжениями достигает десятков микрон [9]. В некоторых случаях радиационно-динамическое воздействие ионного пучка на метастабильные среды приводит к увеличению глубины модифицированного слоя до единиц миллиметров [9, 17].

При легировании полупроводников и, например, изменении оптических свойств поверхности достаточна доза ионно-лучевой обработки 1015 - 1016 см"2 [1, 2], для модификации

полимерных материалов достаточно дозы 1015- 1017 см" [6, 13], но изменение трибологических, механических, химических и других свойств металлов и сплавов требует обеспечить дозы обработки более 1017 - 1018 см"2 [1, 2, 9].

Переход от лабораторных установок к промышленным устройствам достигается масштабированием разрядных систем и источников ионов для получения пучков большого сечения с высокой плотностью тока, постоянной в сечении пучка. Простое масштабирование приводит к необходимости создавать однородную плазму большого объема, значительно увеличивать затраты энергии на генерацию разряда и решать проблему снижения рабочих давлений. Отдельную проблему представляет создание источников для ионно-лучевого сопровождения процесса нанесения покрытий, способных работать в присутствии плотной металлической плазмы.

Желательно, чтобы технологические источники обладали стабильностью параметров пучка, высоким ресурсом, надежностью, работали с высокой энергетической и газовой экономичностью, отличались простотой конструкции и обслуживания.

В зависимости от целей применения создаются источники, удовлетворяющие специальным требованиям, например: низкие рабочие давления, способность длительное время работать в химически- активной среде, формировать пучок с малой угловой расходимостью, определенным зарядом и знаком заряда ионов и другими параметрами [4]. В зависимости от конкретных требований к источникам приходится решать задачи выбора подходящей разрядной системы, в которой создается эмитирующая плазма, выбора и оптимизации системы формирования ионного пучка и способа его транспортировки.

Большому числу этих требований отвечают источники ионов газов, например, широко распространенные источники с накаливаемыми катодами. Ограниченный срок службы катода при работе в химически активных средах и повышенных давлениях газа сужает сферу их применений.

Альтернативными источниками являются источники с холодным катодом на основе тлеющего разряда. Холодный катод имеет высокий ресурс, способен работать в химически-активных газовых средах и при высоких давлениях [4]. Значительное снижение рабочих давлений (до ~ 0,004 Па) достигнуто применением несамостоятельного разряда с плазменным катодом на основе тлеющего разряда [18], однако, задачи создания генераторов однородной плазмы большого объема, расширения рабочего диапазона давлений (от 0,5 до 0,005 Па), формирования слаборасходящихся широких (более 100 см2) или ленточных пучков 1 м) с

л

плотностями тока (>1 - 10 мА/см ), энергиями ионов от ~ 100 эВ до 50 кэВ и средним током в сотни мА для конкретных применений не являются до конца решенными. Отдельную проблему представляет создание источников для ионно-лучевого сопровождения процесса нанесения

покрытий, способных работать в присутствии плотной металлической плазмы.

Таким образом, тематика работы, направленной на разработку ряда технологических ионных источников широкого ионного пучка с высокими физико-техническими и эксплуатационными характеристиками представляется актуальной. Выполнение такой работы не может быть достигнуто без исследования особенностей формирования ионных пучков заданных параметров, получения однородной плазмы большого объема, без измерения характеристик разряда и плазмы.

Цель работы состояла в разработке технологических источников широких пучков газовых ионов низких (300 - 1000 эВ) и высоких энергий (5 - 50 кэВ) на основе тлеющего разряда с холодным катодом низкого давления. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

Исследовать ионно-эмиссионные характеристики плазмы самостоятельного тлеющего разряда с полым катодом и несамостоятельного разряда с плазменным катодом и ловушкой для быстрых электронов.

Разработать на базе тлеющего разряда газоразрядные системы для создания однородного плазменного эмиттера ионов с большой площадью рабочей поверхности (100 - 1000 см ) и линейного эмиттера ионов значительной протяженности (100 см) с плотностью тока насыщения ионов из плазмы ~ нескольких мА/см2.

Исследовать влияние ионного слоя между плазмой и экранным (эмиссионным) электродом системы формирования ионного пучка (ИОС), характеризующегося значительной толщиной (несколько мм) и большим падением потенциала (сотни вольт) на формирование ионного пучка.

Научная новизна работы:

1. В технологическом источнике широкого пучка ионов газа (10 - 50кэВ) на основе самостоятельного тлеющего разряда низкого давления в разрядной системе с полым катодом и стержневым анодом в аксиальном магнитном поле переход от цилиндрического к коническому катоду позволяет сохраняя высокую однородность плазменного эмиттера увеличить ток ионов, извлекаемых из плазмы в ~ 2 раза (I/Id ~0,13 - 0,22; It, Id - токи пучка и разряда). Энергетическая эффективность повышена ~ 1,5 раза. Эффект обусловлен увеличением отношения площади эмиссионной поверхности к полной площади катода и появлением аксиальной составляющей скорости эмитированных катодом электронов в направлении экранного электрода, способствующей локализации плазмы вблизи эмиссионной поверхности. Уменьшение объема разрядной системы и рост доли отбираемых ионов сопровождается повышением рабочих давлений с ~ 0,02 до 0,04 Па и повышением индукции магнитного

поля с ~ 2 до 3 мТл.

2. Показано, что отбор ионов из плазмы самостоятельного тлеющего разряда через толстый катодный слой приводит к уменьшению эффективности извлечения с уменьшением энергии ионов, но позволяет снизить угловую расходимость пучка из-за ухода ионов с большими радиальными скоростями на электроды оптики. Формирование широкого

■у

низкоэнергетического ионного пучка с максимальной плотностью тока (до ~ 1 мА/см) достигается применением электродных систем, в которых разряд стабильно функционирует при плавающем потенциале (~ 30 В) экранного электрода ИОС.

3. Предложена оригинальная разрядная система с полыми широкоапертурным катодом и анодом в аксиальном магнитном поле (10 - 40 мТл), в которой устойчиво функционирует тлеющий самостоятельный разряд с токами до ~ 1 А при низких давлениях газа (~ 0,008 -0,01 Па), характеристики которого не зависят от величины потенциала экранного электрода. Неоднородность плазменного эмиттера ионов, генерируемого в анодной области разряда, не превышает 5 % на диаметре ~ 80 - 100 мм и не зависит от потенциала экранного электрода, что позволяет формировать широкие низкоэнергетические ионные пучки с высокой эффективностью или малой угловой расходимостью.

4. Расширение анодной части (РАЧ) тлеющего разряда позволяет использовать в разрядной системе плазменного катода с сеточной стабилизацией (сеточного плазменного катода) (СПК) сетки большой площади, что обеспечивает понижение давления газа и плотности плазмы в области сетки, чем достигается повышение максимальных рабочих давлений СПК до ~ 0,5 Па. Снижение плотности тока и рост толщины анодного слоя пространственного заряда позволяет применять в качестве сетки СПК перфорированные отверстиями в несколько мм диаметром толстые электроды. Выбором размеров отверстий СПК задается диапазон давлений и плотностей тока, при которых СПК стабильно функционирует при эффективности извлечения ~ 1.

5. Несамостоятельный разряд с СПК и крупноструктурной сеткой реализован в двух типах разрядных систем: электродной системе с удержанием быстрых электронов в электростатической ловушке протяженного полого катода, и в системе с полым анодом, экранированным периферийным многополюсным магнитным полем. Неоднородность эмиссионного тока для создаваемого таким образом плазменного эмиттера не превышает 5 -10 %. Цена иона в источнике на основе несамостоятельного разряда с полым анодом составляет ~ 0,4 - 0,8 кэВ/ион, а с полым катодом — 2 кэВ/ион, что существенно ниже цены иона в источниках на основе самостоятельного тлеющего разряда (-3-6 кэВ/ион). Разрядная система с электростатическим удержанием быстрых электронов использована в источниках ленточных ионных пучков высоких энергий; а система с полым анодом - в источниках

низкоэнергетических ионных пучков..

6. Условиями получения однородного ленточного эмиттера ионов в несамостоятельном разряде в электродной системе с электростатическим удержанием быстрых электронов в протяженном полом катоде длиной L является выравнивание плотности газа в объеме катода, инжекция электронов в соосном оси протяженного полого катода направлении параллельно эмиссионной поверхности и выполнение соотношения Л > L, где Л - длина ионизационного пробега электронов.

Научная и практическая ценность работы заключена в том, что :

1. Выводы, сделанные в результате проведенных исследований, вносят вклад в понимание условий формирования однородного плазменного эмиттера, процессов в плазме тлеющего разряда и уточняют особенности формирования широких ионных пучков с использованием электростатических многоапертурных систем электродов.

2. Основываясь на проведенных исследованиях, разработан ряд технологических ионных источников, не уступающим по своим параметрам мировым аналогам.

3. Полученные результаты могут быть использованы для разработки и конструирования других плазменных устройств и источников ионов для применения в стандартных вакуумных технологических установках и процессах.

Содержание диссертации:

Диссертация содержит введение, четыре главы и заключение, выполнена на 168 страницах, содержит 72 рисунка и 1 таблицу, а также список литературы включающий 180 наименований.

Во введении обосновывается актуальность выбранного направления исследований, поставлена цель и определены основные задачи исследований, кратко описаны научная новизна и практическая значимость исследований. Кратко изложено содержание диссертационной работы и представлены научные положения, выносимые на защиту.

Первая глава носит обзорный характер и представляет анализ особенностей разрядных систем и систем формирования пучка источников широких ионных пучков газовых ионов и краткую историю их развития. В главе сформулированы основные проблемы разработки технологических источников: получение однородного плазменного эмиттера ионов большой площади; снижение потока газа и рабочих давлений; создание пучков с малой угловой расходимостью многоапертурной электростатической системой формирования пучка (ИОС); повышение электрической и газовой экономичности источника, повышение ресурса электродов при работе с химически активными газами; повышение надежности и упрощение конструкции разрабатываемых устройств. Сделан вывод, что разработка технологических источников широкого пучка на основе тлеющего разряда с холодным катодом перспективна для решения

отмеченных выше задач, и что на основе такого разряда могут быть созданы источники ионов, обладающие высокими физико-техническими параметрами.

Вторая глава посвящена разработке и модификации разрядных систем на основе самостоятельного тлеющего разряда. Предложены подходы, обеспечивающие повышение энергетической эффективности источников в 2 раза, снижение потока газа до 10 см /мин. Исследованы характеристики плазмы в специальной газоразрядной системе, сочетающей признаки пеннинговской, с полым катодом и плазматронной систем. Определены условия формирования слаборасходящихся широких ионных пучков с энергиями от 100 В до 40 кэВ при наличии большой разности потенциалов 30 - 600 В между плазмой и электродами системы формирования ионного пучка. Разработаны источник слаборасходящегося низкоэнергетического ионного пучка (300 - 1000 эВ) и источник широкого пучка с энергией ионов до 50 кэВ для технологических применений.

Третья глава посвящена исследованию особенностей генерации плазмы в несамостоятельном тлеющем разряде. Показано, что применение плазменного катода с сеточной стабилизацией (СПК) на основе системы тлеющего разряда (до 1 - 6 А) с полым катодом и с расширенной анодной частью (РАЧ) позволяет, применяя сетку СПК большой площади, снизить плотности тока и давления вблизи сетки. Исследовано влияние давления, размера анода, геометрии сетки плазменного катода, тока СПК и других параметров на условия стабилизации плазменного катода. Показано, что в качестве сетки СПК может использоваться толстый перфорированный электрод с отверстиями 02 - 06 мм, h\ - 6 мм, ресурс которого достигает несколько тысяч часов. Диапазон рабочих давлений, при котором в несамостоятельном разряде на основе СПК и РАЧ обеспечивается максимальная эффективность извлечения (~ 1) и максимальная энергетическая эффективность генерации ионов в плазме, определяется геометрией отверстий в сетке СПК. Уменьшение диаметра отверстий или повышение длины канала (толщины сетки) приводят к сдвигу максимума в область более высоких давлений, или более высоких токов. Достигнута устойчивая работа сетки СПК в диапазоне давлений от ~ 0,01 до 1 Па. Имеется оптимальный диапазон ускоряющих электроны напряжений (150 - 300 В) при которых энергетическая эффективность генерации ионов и среднее число ионов, генерируемых в расчете на один быстрый электрон достигает максимума (~ 2,5 А/кВт и 3 - 5 ион/е).

Четвертая глава посвящена исследованию методов создания однородного плазменного эмиттера на основе несамостоятельного разряда с плазменным катодом с расширенной анодной частью. Исследовано влияние типа магнитного мультиполя экранирующего анод и электростатической ловушки быстрых электронов на характеристики несамостоятельного разряда и степень неоднородности плазмы. Показано, что величина давления, перепад плотности газа в разрядной камере, способ ввода в разряд и энергия быстрых электронов, а

также размер анода, влияют на степень неоднородности плазменного эмиттера. На основе двухступенчатых разрядных систем разработаны два варианта технологических ионных источников широкого пучка: источник низкоэнергетического широкого пучка ионов с энергией 500 - 4000 эВ и током до 0,2 А и источник широкого ленточного ионного пучка до 1 м длины с энергией ионов до 40 кэВ (до 1 А импульсного тока или 0,2 А непрерывного в пучке). Проведено сравнение работы источника в импульсно - периодическом и непрерывном режиме. Исследованы факторы, ограничивающие эффективность источника с энергией ионов десятки кэВ.

В заключении диссертации приведены основные результаты, полученные при ее выполнении, представлена достоверность и обоснованность результатов работы, приведены публикации по теме диссертации и отмечен личный вклад автора.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. В электродной системе тлеющего разряда с широкоапертурным (~ 0 40 мм) полым катодом в магнитном поле (15 - 40 мТл) в анодной полости больших размеров (~ 0 80 х

Ъ120 мм) при пониженных давлениях газа (~10"^Па) создается плазменный эмиттер

(~ 100 см^), равномерное распределение плотности тока ионов (~ 1 - 2 мА/см^) по поверхности которого создается при наличии радиальной неоднородности плотности плазмы и градиента электронной температуры.

2. В источнике ионов на основе тлеющего разряда изменение потенциала экранного электрода ионно-оптической системы от катодного (сотни вольт) до плавающего (десятки вольт) приводит к росту эффективности извлечения ионов из плазмы с ~ 2 до ~ 4 % и угловой расходимости низкоэнергетических ионных пучков (менее 1 кэВ) с ~ 4° до ~ 8°, при увеличении энергии ионов свыше 20 кэВ потенциал электрода не оказывает существенного влияния на параметры ионного пучка.

3. Применение тлеющего разряда с полым катодом и расширенной анодной частью позволяет увеличить площадь сетки плазменного катода (с ~ 1 до 100 и более см2) и снизить плотность плазмы и давление газа в области сетки, соответствующий рост толщины ленгмюровских слоев в отверстиях сетки позволяет использовать крупноструктурные сетки, обладающие повышенным ресурсом (~ 103 ч), а снижение плотности прямого электронного и обратного ионного потоков позволяет увеличить рабочее давление до 0,5 Па.

4. В протяженной электродной системе, образованной полым катодом и стержневым анодом и являющейся электростатической ловушкой для инжектируемых вдоль оси быстрых электронов, генерация плазмы с близким к однородному (±5%) распределением плотности по длине катода (I ~ 1 м) достигается при равномерном распределении плотности газа в объеме и длине ионизационного пробега инжектируемых электронов Л а высокая эффективность генерации ионов в объеме ловушки обеспечивается при увеличенном пропорционально отношению полного тока на анод к току на него вторичных частиц соотношении площадей анода и катода.

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ ИСТОЧНИКОВ ШИРОКИХ ПУЧКОВ ИОНОВ ГАЗОВ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИМЕНЕНИЙ

Технологии, основанные на модификации поверхностей электрофизическими методами, в частности, нанесением защитных покрытий и имплантацией ионов, используются для улучшения свойств инструментальных и конструкционных материалов [1, 2, 3, 10, 19, 20]. Развиваются комбинированные методы нанесения покрытий с использованием ионных пучков, при обработке поверхности изделий которыми формируется протяженный переходный слой, который обеспечивает улучшение адгезии покрытий; снижение внутренних напряжений в покрытии; улучшение структуры материала покрытий [21, 22]. Кроме того, ионные источники востребованы для очистки и травления поверхностей ионной бомбардировкой. Для реализации этих технологий в промышленности необходимы высокоэффективные, простые и надежные в эксплуатации ионные источники. Кроме того, источники должны обладать высокой газовой и электрической экономичностью. Источники ионов газов в наибольшей степени удовлетворяют перечисленным условиям, поскольку для них не требуются дополнительные устройства для перевода твердых или жидких рабочих веществ в газообразное и плазменное состояния. Такие источники способны обеспечить требуемые для перечисленных выше технологических применений параметры ионного пучка. Для ионно-лучевой обработки полимеров представляет интерес импульсный режим генерации пучка с высокой плотностью тока, при котором значительно интенсифицируются процессы создания радикалов и образования новых связей в полимерных материалах, а средний ток ограничен уровнем, при котором исключено термическое разрушение материалов [23]. Для этой цели необходимы источники импульсно-периодического режима действия со стабильными параметрами (частота, длительность импульса, плотность тока и т.д. Изменение этих параметров в широком диапазоне значений обеспечит широкий диапазон регулировки тока ионного пучка и возможность применения источника для облучения различных видов материалов.

При разработке таких ионных источников, в зависимости от их назначения, необходимо решить ряд проблем.

Рабочие давления ионных источников, генерирующих пучки средних энергий (десятки кэВ) должны находиться в диапазоне 0,001 - 0,1 Па [3, 4]. Максимальное давление определяется условиями, при которых обеспечивается электрическая прочность высоковольтного ускоряющего промежутка. Кроме того, из-за взаимодействий ускоренных ионов с остаточным газом увеличение давления приводит к изменению энергии ионов, плотности тока и ионного состава пучка, а также к росту плотности пучковой плазмы [4]. Поэтому для получения и транспортировки моноэнергетичных слаборасходящихся ионных

пучков и снижения воздействия пучковой плазмы на обрабатываемые детали необходимо поддерживать как можно более низкое давление в области системы формирования пучка и камере обработки. Нижний предел давлений определяется условиями стабильного горения разряда в газоразрядной системе ионного источника, давление в которой, обычно, на 1-2 порядка выше, чем в ионно-оптической системе. В источниках широких пучков из-за значительной суммарной площади отверстий ионной оптики, перепад давления между разрядной камерой и ускоряющим промежутком незначителен [24]. Снижение давления в газоразрядном промежутке приводит к повышению напряжения горения тлеющего разряда, следствием чего является увеличение затрат энергии на генерацию одного иона ~ 1/иЛ-

Ионная бомбардировка катода в тлеющем разряде, которая обеспечивает эмиссию электронов, сопровождается также его распылением, в результате чего образуются электрически нейтральные частицы, плотность потока которых максимальна по нормали к поверхности катода и описывается «законом косинуса» [5, 25]. Энергия этих частиц (1 - 10 эВ) много больше энергии атомов газа, движущихся с тепловыми скоростями, соответственно вероятность ионизации этих частиц, движущихся в разрядном промежутке в режиме прямого пролета много меньше, чем для атомов или молекул рабочего газа [26]. Как результат, нейтральные частицы поступают на противоположные стенки разрядной камеры, не претерпевая взаимодействий. Энергия ионов еИа, поступающих на катод, определяется напряжением горения разряда, рост которого увеличивает скорость ионного распыления электродов источника [8] и содержание примеси материала катода в ионном пучке [4, 27, 28]

Обработка деталей с большой площадью поверхности в одном цикле может достигаться различными методами: механическим перемещением деталей под пучком, электрическим сканированием пучка, или увеличением площади поперечного сечения пучка. В последнем случае необходимо обеспечить малую неоднородность распределения плотности ионного тока в сечении и повышение общего тока пучка. Для того, чтобы сформировать пучок с такими свойствами, необходим генератор плотной однородной плазмы в объеме с размерами, сравнимыми с линейными размерами сечения ионного пучка. Подобный подход реализован, например, в инжекторах нейтралов для управляемого термоядерного синтеза [29, 30]. Необходимость использования сложных технических решений для достижения поставленной цели приводит к усложнению и удорожанию устройства, снижению его надежности, что возможно при создании уникальных устройств в рамках научных программ национального масштаба, но совершенно неприемлемо для источников технологического назначения. Альтернативой источникам широких ионных пучков для обработки больших поверхностей могут служить источники ленточных пучков с низким уровнем линейной неоднородности плотности тока. Оптимальной областью применения ленточных пучков является обработка

перемещаемого под пучком материала, имеющего форму длинной широкой ленты, например, алюминиевого или стального проката [17, 31]. В ленточном ионном источнике может использоваться практически одномерный плазменный эмиттер, однородность которого по длине обеспечить значительно проще, чем однородность двумерного плоского эмиттера ионов. Кроме того, при сопоставимой плотности тока эмиссии, которая за время воздействия пучка обеспечит необходимую модификацию поверхности изделий, энергия на поддержание разряда снизится примерно пропорционально объему генерируемой плазмы. Повышение плотности тока ионного пучка, необходимое для ускорения набора требуемой дозы, которая может достигать 1018 ион-см"2, обеспечивается увеличением плотности плазмы. Создание перепада давлений между разрядным промежутком и системой формирования пучка, применение электростатических, магнитных и электромагнитных ловушек, увеличивающих длину пробега быстрых электронов до ухода на анод, а также внешняя инжекция электронов могут использоваться для повышения вероятности ионизаций и числа ионизаций атомов рабочего газа [4, 32].

Похожие диссертационные работы по специальности «Электрофизика, электрофизические установки», 01.04.13 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Емлин, Даниил Рафаилович, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками: Пер. с англ. / Под ред. А. А. Углова. - М.: Машиностроение, 1987. - 424 с.

2. Ионная имплантация / под ред. Дж. К. Хирвонена, Пер. с английского. - М.: Металлургия, - 1985. - 392 с.

3. Гусева М.И. Технологические аспекты ионной имплантации в металлах / М.И. Гусева // Металлы. - 1993, - №3, - С. 140 - 150.

4. Физика и технология источников ионов / под ред. Я. Брауна, Пер. с англ. - М.: Мир, 1998.-496 с.

5. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Выпуск II. Пер. с англ. / Под ред. Р. Бериша. - М.: Мир, 1986. - 361 с.

6. Данилин Б. С. Применение низкотемпературной плазмы для травления и очистки материалов / Б. С. Данилин, В. Ю. Киреев. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 264 с.

7. Валиев К. А. Реактивный ионно-лучевой синтез тонких пленок непосредственно из пучков ионов / К. А. Валиев, Ю. П. Маишев, С. Л. Шевчук // ФИП - 2003. - Т. 1, № 1. - С. 27 -33.

8. Бажин А.И. Физика воздействия ионных пучков на материалы / А.И. Бажин, Н.В. Плешивцев - М.: Вузовская книга, 1998. - 392 с.

9. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах / А.Н.Диденко, Ю.П. Шаркеев, Э.В. Козлов, А.И. Рябчиков - Томск: НТЛ, 2004. - 328 с.

10. Данилин Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок / Б.С. Данилин - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 328с.

11. Липин Ю.В. Вакуумная металлизация полимерных материалов / Ю.В. Липин, A.B. Рогачев, В.В Харитонов. - Л.: Химия, 1987. - 152 с.

12. Гольдберг М.М. Покрытия для полимерных материалов / М.М. Гольдберг, A.B. Корюшкин, Э.К. Кондрашев - Л.: Химия, 1980. - 216 с.

13. Enhanced Cu-Teflon adhesion by presputtering prior to the Cu deposition / C. Chang, J.E.E. Baglin, A.G. Schrott, K.C. Lin // Appl. Phys. Lett. - 1987. - V. 51 (2). P. 103 - 105.

14. Свойства титановых лопаток компрессора турбины с имплантированным нитридным покрытием / A.A. Копылов, В.А. Стяжкин, С.Я. Палеева, Ю.Г. Векслер, А.Н. Падеров // Физика и химия обработки материалов. - 1999. - №2. - С. 65 - 68.

15. Способ нанесения многослойного покрытия на металлические изделия: Патент РФ № 2228387 С2 от 22.07.2002. МПК С23 С14 /06 С23 С14 /48 / А. Н. Падеров (Ru), Ю. Г. Векслер

а

(Ru) / Патентообладатель A. H. Падеров (Ru) Заявл. - № 2002119793/022002119793/02, 22.07.2002, опубл. 10. 05. 2004.

16. Каблов Е. Н. Наноетруктурные ионно-плазменные защитные и упрочняющие покрытия для лопаток газотурбинных двигателей / Е. Н. Каблов, С. А. Мубояджян, А. Н. Луценко // Научно-технический журнал "Вопросы материаловедения". - 2008. - № 2 (54). - Р. 175- 187.

17. Овчинников В.В. Радиационно-динамические эффекты. Возможности формирования уникальных структурных состояний и свойств конденсированных сред / В.В. Овчинников // УФН. - 2008. - Т. 178, №9. - С. 991 - 1001.

18. Несамостоятельный тлеющий разряд с полым катодом для широкоапертурных ионных источников / А.В. Визирь, Е.М. Оке, П.М. Щанин, Г.Ю. Юшков // ЖТФ. - 1997. - Т.67, В. 6.-С. 27-31.

19. Диденко А.Н. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов / А.Н. Диденко, А.Е.Лигачев, И.Б. Куракин - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 184 с.

20. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы / Ф.Ф. Комаров - М.: Металлургия, 1990.-324 с.

21. Свойства титановых лопаток компрессора турбины с имплантированным нитридным покрытием / А.А. Копылов, В.А. Стяжкин, С.Я. Палеева и др. // ФизХОМ. -1999. - №2. - С. 65 -68.

22. Данилин Б.С. Исследование магнетронных систем ионного распыления материалов / Б.С. Данилин, В.К. Неволин, В.К. Сырчин // Электронная техника. Сер. Микроэлектроника. 1977.-В. 3(69).-С. 37-44.

23. Pulse and continuous ion beam treatment of polyethylene / N. V. Gavrilov, A. Kondyurin, R. Khaybullin, V. Popok // Vacuum. - 2003. V. 68. - P. 341 - 347.

24. Л.Н. Розанов. Вакуумная техника / Л.Н. Розанов - М.: Высшая школа, 1990. - 320 с.

25. Вакуумный универсальный пост. "ВУП - 5М". Техническое описание и инструкция по эксплуатации - 1987. - 89 с.

26. Thompson M.W. The velocity distribution of sputtered atoms / M.W. Thompson // Nucl. Instrum. and Meth. in Phys. Research. В.- 1987. - V. 18. - P. 411 - 429.

27. New broad beam gas ion source for industrial application / N.V. Gavrilov, G.A. Mesyats, S.P. Nikulin, G.V. Radkovskii // J. Vac. Sci. Technol. A. - 1996. - V. 14 (3) -May/Jun- P. 1050 - 1055.

28. Development of technological sources of gas ions on the basis of hollow-cathode glow discharges / N.V. Gavrilov, G.A. Mesyats, G.V. Radkovskii, V.V. Bersenev // Surface and Coating Technology. - 1997. - V. 96, No. 1. - P. 81 - 88.

29. Габович М.Д. Пучки ионов и атомов для управляемого термоядерного синтеза и технологических целей / М.Д. Габович, Н.В. Плешивцев, Н.Н. Семашко- М.: Энергоатомиздат, 1986. -248 с.

30. Семашко Н.Н. Инжекторы быстрых атомов водорода. / Н.Н. Семашко, А.Н. Владимиров, В.В. Кузнецов и др. - М.: Энергоиздат, 1981.- 168 с. (- Проблемы управляемого термоядерного синтеза)

31. Гусева М.И. Ионная имплантация в металлах / М.И. Гусева // Поверхность. Физика, химия, механика. - 1982. - №4. - С. 27 - 50.

32. Райзер Ю. П. Физика газового разряда / Райзер Ю. П. 2е издание, - М.: Наука, 1992. -

536 с.

33. Физическая энциклопедия / Гл. ред. A.M. Прохоров. - М.: "Большая Российская энциклопедия", 1988-99. - Т. 5. - 691 с.

34. Ensinger W. Ion sources for ion beam assisted thin film deposition / W. Ensinger // Rev. Sci. Instrum. - 1992. - V. 63. - P. 5217 - 5233.

35. Бохан П.А. Состояние поверхности и эмиссия электронов с холодных катодов в вакууме и в тлеющем разряде в благородных газах / П.А.Бохан, Д.Э. Закревский // ЖТФ. -2007.-Т. 77, В. 1.-С. 109-116.

36. Денисов С.С. Плазменный источник электронов / С.С. Денисов, Н.А. Успенский, В.П. Федяков//ПТЭ. -1984. -Т.2,-С. 139- 142.

37. Источники электронов с плазменным эмиттером / Под ред. Ю.Е. Крейнделя. -Новосибирск: Наука, 1983. - 120 с.

38. Галанский B.JI. Эмиссионные свойства анодной плазмы дугового контрагированного разряда низкого давления / B.JI. Галанский, Ю.Е. Крейндель, Е.М. Оке // ЖТФ. - 1987. - Т.57, В.5,- С. 877 - 882.

39. Мартене В.Я. Источник газовых ионов непрерывного действия с пучком большого сечения / В.Я. Мартене, С.И. Белюк, В.Н. Посохов // ПТЭ. - 1992. - №2 — С. 194-196.

40. Limpaecher R. Magnetic multipole containment of large uniform collision less quiescent plasmas / R. Limpaecher, K.R. MacKenzie // Rev. Sci. Instrum. - 1973. - V. 44, No. 6, June. - P 726731.

41. Leung K.N. Plasma confinement by localized cusps / K.N. Leung, N. Hershkowitz, K.R. MacKenzie // Physics Fluids. - 1976. - V. 19, - P. 1045 -1053.

42. Cope D. Characterization of a multipole ion source for ion implantation / D. Cope, J. H. Keller // J. Appl. Phys. - 1984. - V. 56, - P. 96 - 100.

42. Thirty-eight-centimeter ion source / H.R. Kaufman, W.E. Hughes, R.S. Robinson, G.R. Thompson // Nucl. Instr. and Meth in Phys. Res. - 1989. - V. B37/38. - P. 98 - 102.

43. Kistemaker J. Some plasma-physical aspects of mono - and duo-plasmatron ion sources / J. Kistemaker, P.K. Rol, J. Politiek // Nucl. Instr. and Methods. - 1965. - V. 38. - P. 1 - 11.

44. Stirling W.L. 15 cm duoPIGatron ion source / W.L. Stirling, C.C. Tsai, R.M. Ryan // Rev. Sci. Instrum. - 1977. - V. 48. - P. 533 - 536.

45. Davis R.C. DuoPIGatron II ion source / R.C. Davis, T.C. Jernigan, O.B. Morgan // Rev. Sci. Instrum. - 1975. - V. 46, - P. 576-581.

46. Kaufman H.R. Technology and applications of broad beam ion sources used in sputtering. Part 1. Ion source technology / H.R. Kaufman, J.J. Cuomo, J.M.E. Harper // J. Vac. Sci. Technol. -1982. - V. 21, No. 3.-P. 725 -736.

47. Молоковский С.И. Интенсивные электронные и ионные пучки / С.И. Молоковский, А.Д. Сушков - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 138 с.

48. Газоразрядный источник ионов низкого давления с полым катодом и диаметром выходной апертуры 420 мм / А.И. Стогний, А.А. Серов, С.В. Корякин, В.В. Панько. // ПТЭ. -2008.-№2.-С.162- 165.

49. Плазменные процессы в технологических электронных пушках / М.А. Завьялов, Ю.Е. Крейндель, А.А. Новиков, Л.П. Шантурин - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 225 с.

50. Метель А.С. Влияние ионизации в катодном слое на характеристики тлеющего разряда с осциллирующими электронами / Метель А.С. // ЖТФ. - 1985. - Т. 55, В. 3, №10. -С. 1928 -1933.

51. Гаврилов Н.В. Источник интенсивных широких пучков ионов газов на основе разряда с полым катодом в магнитном поле / Гаврилов Н.В., Никулин С.П., Радковский Г.В. // ПТЭ. -1996.-№1,-С. 93 -98.

52. Метель А.С. Расширение рабочего диапазона давлений тлеющего разряда с полым катодом / А.С. Метель // ЖТФ. -1984. - Т. 54. - №2. - С. 241 - 247.

53. Габович М.Д. Физика и техника плазменных источников ионов / М.Д. Габович - М.: Атомиздат, 1972. - 304 с.

54. Penning F.M. Ein neues Manometer fur niedrige Gasdrucke, insbesondere zwischen 10" und 10~5 mm / F.M. Penning // Physica. - 1937. -V. 4, S. 71 -75.

55. Никитинский В. А. Выход ионов в вакуум из разряда, контрагированного в скрещенных электрическом и магнитном полях / В. А. Никитинский, А.С. Захаров // ЖТФ. -1974.-Т.44.-С. 1333 - 1334.

56. Никитинский В. А. Дуговой разряд, контрагированный в скрещенных полях / В. А. Никитинский, А.С.Захаров, Б. И. Журавлев // ЖТФ. - 1976. - Т.47, В. 11. - С. 2455 - 2457.

57. Журавлев Б. И. Источник ионов на основе разряда, контрагированного в скрещенных полях / В. А. Никитинский, Б. И. Журавлев, А.С. Захаров // ПТЭ. - 1977. - №4, - С. 204 - 206.

58. Никитинский В. А. Разряд, контрагированный в скрещенных полях с холодным полым катодом / В. А. Никитинский, Б. И. Журавлев // ЖТФ. - 1980. - Т. 50, В. 2. - С. 440 - 442.

59. Никитинский В. А. Условия существования разряда с холодным катодом, контрагированного в скрещенных полях / В. А. Никитинский, Б. И. Журавлев // ЖТФ. - 1982. -Т. 52, В. 5.-С. 880-883.

60. Журавлев Б.И. Газоразрядный источник ионов с холодным катодом / Б.И. Журавлев,

B. А. Никитинский, А. Т. Гапоненко // ПТЭ. - 1985. - Т. 4. - С. 157 - 158.

61. Никитинский В. А. Двухкаскадный самостоятельный разряд низкого давления / В. А. Никитинский, Б. И. Журавлев, А. Т. Гапоненко // ЖТФ. - 1985. - Т. 55, В. 8. - С. 1637 - 1639.

62. Стогний А.И. Двухкаскадный самостоятельный разряд низкого давления без магнитного поля / А.И. Стогний, В.А. Никитинский, Б.И. Журавлев // ЖТФ. - 1988. - Т.58, В. 5,

- С. 993 - 995.

63. Плазменные ускорители / под ред. Арцимовича - М: «Машиностроение», 1973. -

312 с.

64. Жаринов A.B. Об ускорении плазмы замкнутым холловским током / A.B. Жаринов, Ю.С. Попов // ЖТФ. - 1967. - Т. 37, №2. - С. 294 - 299.

65. Ховатсон A.M. Введение в теорию газового разряда / A.M. Ховатсон - М.: Атомиздат, 1980.- 182 с.

66. Gavrilov N.V. High - current pulse sources of broad beams of gas and metal ions for surface treatment / N.V. Gavrilov, E.M. Oks // Nucl. Instrum. and Meth. in Phys. Res. A. - 2000. -V. 439.-P. 31 -44.

67. Щанин П. M. Источники заряженных частиц с плазменным эмиттером / П. М Щанин

- Екатеринбург: УИФ Наука, 1993. - 148 с.

68. Никулин С.П. Генерация однородной плазмы в тлеющих разрядах низкого давления /

C.П. Никулин, С.В. Кулешов // ЖТФ. - 2000. - Т. 70, В. 4. - С. 18 - 23.

69. Гаврилов Н.В. Использование тлеющего разряда в магнитном поле для получения широких ионных пучков технологического применения / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, С.П. Никулин // Изв. ВУЗов. Физика. - 2001. - №9. - С. 48 - 56.

70. Атомные и молекулярные процессы / Под редакцией Бейтса Д. - М.: Мир, 1964. -

554 с.

71. Thornton J.A. Cylindrical Magnetron Sputtering. / J.A. Thornton, A.S. Penfold - New York: Academic Press, 1978. - 113 c.

72. Гаврилов Н.В. Источник ленточного пучка газовых ионов с широкоапертурным холодным полым катодом / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, A.C. Каменецких // ПТЭ. - 2003. - № 1, -С. 93 - 98.

73. Кириченко В.И. Влияние геометрических размеров, материала катода и рода газа на область оптимальных давлений тлеющего разряда с цилиндрическим полым катодом / В.И. Кириченко, В.М. Ткаченко, В.Б. Тютюнник//ЖТФ. - 1976. - Т. 46. - С. 1857 - 1867.

74. Никулин С.П. Влияние ионной эмиссии на характеристики тлеющего разряда с полым катодом / С.П. Никулин // ЖТФ. - 2000. - Т.70, №10. - С. 122 - 124.

75. Кулешов С. В. Broad beam ion sources based on modified penning discharge / С. B. Кулешов, С. П. Никулин Д.Ф. Чичигин // V Всероссийская конференция "Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц". - Томск, 2000. - С. 186 - 187.

76. Никулин С.П. Влияние эмиссии заряженных частиц на характеристики тлеющих разрядов с осциллирующими электронами / С.П. Никулин // Известия ВУЗов. Физика. - 2001, -№ 9. - С. 63 - 68.

77. Жаринов А.В. Плазменный эмиттер электронов с сеточной стабилизацией I / А.В. Жаринов, Ю.А.Коваленко, И.С. Роганов, П.М Тюрюканов // ЖТФ. - 1986. - Т. 56, В. 1, С. 66-71.

78. Жаринов А.В. Плазменный эмиттер электронов с сеточной стабилизацией II / А.В. Жаринов, Ю.А. Коваленко // ЖТФ. - 1986. - Т. 56, В. 4, - С. 687 - 693 .

79. Sigmund P. Theory of sputtering. 1. Sputtering yield of amorphous and polycrystalline targets / P. Sigmund // Phys. Rev. - 1969. - V. 184, No. 2, - P. 383 - 416.

80. Consistent theory of sputtering of solid targets by ion bombardment using power potential low / K. Kanaya, Hojou, K. Koga, K. Toki // Japanese J. Appl. Phys. - 1973. - V. 12, No. 9. - P. 1297 -1306.

81. Vizir A.V. Further development of gaseous ion source based on low-pressure hollow cathode glow discharge / A.V. Vizir, G.Yu. Yushkov, E.M. Oks // Rev. Sci. Instrum. - 2000. - V. 71, No. 2, - P. 728 - 730.

82. Дороднов A.M. Об аномально высокой эмиссионной способности термокатода в дуговом разряде в средах инертных газов / A.M. Дороднов, Н.П. Козлов, Я.А. Помелов // ТВТ. -1971.-Т. 9,№3.-С. 483-487.

83. Васин А. И. О существовании вакуумной дуги с распределенным разрядом на расходуемом катоде / А. И. Васин, А. М. Дороднов, В. А. Петросов // ПЖТФ. - 1979. - Т. 5. -№24.-С. 1459— 1505.

84. Семенов А.П. Тонкие пленки углерода. I. Техника выращивания пучками заряженных частиц / А.П. Семенов, И.А. Семенова // ЖТФ. - 2004. - Т. 74, В. 4. - С. 102 - 107.

85. Визирь А.В. Ионно-эмиссионные свойства несамостоятельного тлеющего разряда с полым катодом / А.В.Визирь, Е.М. Оке, Г.Ю. Юшков // Известия ВУЗов. Физика. - 1999. - №2. -С. 14-20.

86. Vizir A.V. Development of gaseous ion and plasma sources based on hollow cathode glow discharge with electron injection / A.V. Vizir, G.Yu. Yushkov, E.M. Oks // 1st International congress on radiation physics and chemistry of condensed matter high current electronics and modification of materials with particle beams and plasma flows, - Tomsk, 2000. - P. 190 - 193.

87. Oks. E.M. Low -pressure hollow -cathode glow discharge plasma for broad beam gaseous ion source / E.M. Oks, A.V. Vizir, G.Yu. Yushkov // Rev. Sci. Instrum. - 1998. - V. 69, No. 2, - P. 853 - 855.

88. Formation of ion beams from plasma sources: part 1. / J. Hyman Jr., W.O. Eckhardt, R.C. Knechtli, C.R. Buckey // AIAA Journal. - 1964. - V. 2, No. 10. - P. 1739 - 1748.

89. Surrey E. Comparison of the ion beam optics of circular and slit extraction systems / E. Surrey, A.J.T. Holms // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. - 1990. - V. A298, - P. 383 - 388.

90. Кельман B.M. Электронная оптика / B.M. Кельман, С.Я. Явор - Л.: Наука, 1968. -

176 с.

91. Keller R. Ion Extraction systems: optics and design / R. Keller // Nucl Instr. and Meth. in Phys. Res. - 1990. - V. A298. - P. 247 - 254.

92. Kaufman H.R. Accelerator -system solutions for Broad-beam ion sources / H.R. Kaufman // AIAA Journal. - 1977. - V. 15, No. 7. - P. 1025 - 1034.

93. Child C. D. Discharge from hot CaO / C. D. Child // Phys. Rev. (Series I). — 1911.— V. 32, —P. 492—511.

94. Langmuir I. The Effect of Space Charge and Residual Gases on Thermionic Currents in High Vacuum /1. Langmuir // Phys. Rev. — 1913. — V. 2. — P. 450—486.

95. Aston G. Ion Beam Divergence Characteristics of Two-Grid Accelerator Systems / G. Aston , H.R. Kaufman, P.J. Wilbur //AIAA J. - 1978. - V. 16, No. 5. - P. 516 - 524.

96. Aston G. Ion beam divergence characteristics of three-grid accelerator systems / G. Aston, H.R. Kaufman // AIAA paper 78 - 669 - 1978. - P. 1 -15.

97. Coupland J.R. A study of the ion beam intensity and divergence obtained from a single aperture three electrode extraction system / J.R. Coupland, T.S. Green, D.R. Hammond, A.C. Riviere // Rev. Sci. Instrum. - 1973. - V. 44, No. 9. - P. 1258 - 1270.

98. Cole H.C. Electrode heat dissipation limits on multiaperture ion source performance / H.C. Cole, D.P. Hammond, E.M. Jones // Rev. Sci. Instrum. - 1973. - V. 44, No. 8. - P. 1024 - 1028.

99. Meadows G.A. Effect of Decel electrode on primary and charge- exchange ion trajectories / G.A. Meadows, B.A. Free // AIAA Paper 75 - 427. - 1975. - P. 1 - 5.

100. Maniv S. Estimation methods for the angle of divergence of low energy ion beams / S. Maniv // Rev. Sci. Instrum. - 1991. - V. 62, No. 5. - P. 1179 - 1185.

101. Gavrilov N. V. High current pulse sources of broad beams of gas and metal ions for

surface treatment / N. V. Gavrilov, E. M. Oks // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. - 2000. - V. 439. -P. 31-44.

102. Гаврилов Н.В. Источник широких пучков ионов газов для использования в установке ионно - плазменного нанесения покрытий / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин // 6th international conference of modification of materials with particle beams and plasma flows. - Tomsk, 2002.-C. 104-107.

103. Gavrilov N.V. Cold-cathode source of ribbon gaseous ion beams / N.V. Gavrilov, D.R. Emlin // Rev. Sci. Instrum. - 2004. - V.65, No. 5, - P. 1872 - 1874.

104. Гаврилов Н.В. Источник ленточного пучка газовых ионов на основе тлеющего разряда с замкнутым дрейфом электронов/ Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, А.С.Каменецких // 6th international conference of modification of materials with particle beams and plasma flows. - Tomsk, 2002.-C. 100- 103.

105. Чесноков C.M. Широкоапертурный источник ионов / Чесноков С.М. // Авторское свидетельство SU № 1598757 Al, Республиканский инженерно-технический центр по восстановлению и упрочнению деталей машин и механизмов СО АН СССР. Заявка № 4650768/25, 1989. Заявка: № 4650768/25, 15.02.1989, Опубликовано: 27.07.1996.

106. Мартене В.Я. Инициирование объемного разряда низкого давления в плазменном источнике электронов с ленточным пучком / В.Я. Мартене // ЖТФ. - 1999. - Т. 69, В. 7. - С. 135 -137.

107. Гаврилов Н.В. Повышение эффективности ионного эмиттера на основе тлеющего разряда с осциллирующими электронами / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин // ЖТФ. - 2003. - Т. 73, В. 9,-С. 107-112.

108. Гаврилов Н.В. Повышение эффективности ионного эмиттера на основе тлеющего разряда с осциллирующими электронами / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин // 6th international conference of modification of materials with particle beams and plasma flows. - Tomsk, 2002. - C. 488 -491.

109. Gavrilov N.V. Gas ion beam source for combined ion mixing/ coating deposition technologies / N.V. Gavrilov, D.R. Emlin // 4 International Conference on Modification of Properties of Surface Layers of Non-Semiconducting Materials Using Particle Beams (MPSL), - Ukraine, 2001. -P. 31.

110. Гаврилов Н.В. Формирование пучков ионов, извлекаемых из плазмы тлеющего разряда / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин // ЖТФ. - 2000. - Т 70, В. 5. - С. 74 - 81.

111. Вакуумный универсальный пост. "ВУП - 5М". Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - 1987 г. - 78 с.

112. Крейндель Ю.Е. Электронный ток на выходе трубки типа Пеннинга / Ю.Е.

Крейндель // ЖТФ. - 1963, - Т. 33. - С. 883 - 885.

113. Гаврилов Н.В. Генерация однородной плазмы в тлеющем разряде с полым анодом и широкоапертурным полым катодом / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, С.П. Никулин // Письма в ЖТФ, - 1999. - Т. 25, № 12. - С. 83 - 88.

114. Глазунов В.Н. О механизме потерь быстрых электронов в тлеющем разряде с осциллирующими электронами / В.Н. Глазунов, А.С. Метель // Физика плазмы. 1982. - Т. 8, В. 5. -С. 1099-1104.

115. Гречаный В.Г. Влияние граничных условий на характеристики тлеющего разряда с полым катодом / В.Г. Гречаный, А.С. Метель // ЖТФ. - 1982. - Т. 52, В. 3. - С. 442 - 445.

116. Козлов О. В. Электрические зонды в плазме / О. В. Козлов - М.: Атомиздат, 1969, с.

151.

117. Gavrilov N.V. A glow-discharge-based source of low-energy low-divergent broad ion beams / N.V. Gavrilov, D.R. Emlin, S.V. Kuleshov // 5-я конференция по модификации материалов пучками частиц и потоками плазмы. - Tomsk, 2000. - С. 168 - 172.

118. Gavrilov N.V. A cold cathode source of low-energy low-divergent broad ion beams / N.V. Gavrilov, D.R. Emlin, S.V. Kuleshov // Rev. Sci. Instrum. - 2000. - V. 71, №10. - P. 3662 - 3667.

119. Коваленко Ю.А. Физические принципы построения и методы расчета газонаполненных ускоряющих систем с плазменными эмиттерами заряженных частиц : Дис. д-р физ.- мат. наук: 01.04.08 / Ю.А. Коваленко - Москва, 1995. - 443 с.

120. Green T.S. Beam optics for ion extraction with a high - voltage - ratio acceleration -deceleration system / T.S. Green //J. Phys. D. - 1976. - V. 9. - P. 1165 -1171.

121. Гаврилов Н.В. Источник широких однородных пучков низкоэнергетичных (~ 0,5 кэВ) газовых ионов / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, Г.В. Радковский // ПТЭ. - 2000. - №2. - С. 113 -118.

122. Месяц Г. А. Эктоны. Ч. 2. / Г. А. Месяц - Екатеринбург: Наука, 1994. - 243 с.

123. Источник слаборасходящихся низкоэнергетичных пучков большого сечения / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, С.В. Кулешов, Г.В. Радковский // 2-я международная конференция. Радиационно-термические эффекты и процессы в неорганических материалах, - Томск, 2000. -С. 157- 159.

124. Угай Я.А. Введение в химию полупроводников / Я.А. Угай - М.: Высшая школа, 1965.-206 с.

125. Гаврилов Н.В. Ионно-эмиссионные свойства плазмы источника ионов газов с плазменным катодом / Н.В. Гаврилов, А.С. Каменецких // ДАН. Сер. физ. - 2004. - Т. 394, №2. -С. 1-4.

126. Гаврилов Н.В. Исследование процессов в эффективном ионном источнике с сетчатым плазменным катодом / Н.В. Гаврилов, A.C. Каменецких // 2й международный крейнделевский семинар «Плазменная эмиссионная электроника» - Улан - Уде: БНЦ СО, 2006. -

C. 11 - 17.

127. Гаврилов Н.В. Особенности функционирования плазменного катода с сеточной стабилизацией в двухступенчатом ионном источнике / Н.В. Гаврилов, A.C. Каменецких // ЖТФ. - 2006. - Т. 76, В. 2. - С. 57 - 61.

128. Гаврилов Н.В. Источник ионов газов с сетчатым плазменным катодом / Н.В. Гаврилов, A.C. Каменецких // ПТЭ. - 2005. - №1, - С. 1 - 5.

129. Грановский B.JI. Электрический ток в газе. Установившийся ток / B.JI. Грановский -Москва: «Наука», 1971, - 543 с.

130. Оке Е.М. Источники электронов с плазменным катодом: физика, техника, применения. / Е.М. Оке - Томск: НТЛ, 2005. - 216 с.

131. Никитинский В.А. Технологические источники ионов на основе контрагированных разрядов / В.А. Никитинский // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. -2006. - №4. - С. 55 - 58.

132. Габович М.Д. Плазменные источники ионов / М.Д. Габович - Киев: «Наукова думка», 1964. - 221 с.

133. Гаврилов Н.В. Расширение рабочего диапазона давлений газа и увеличение ресурса сетки плазменного катода в ионном источнике / Н.В. Гаврилов, A.C. Каменецких // ЖТФ. - 2007. -Т. 77, В.З.- С. 12-16.

134. Жаринов A.B. К теории электронных коллекторов в газовом разряде / A.B. Жаринов, Ю.А. Коваленко // ЖТФ. - 1986. - Т. 56, В. 4, - С. 681 - 686.

135. О предельном рабочем давлении плазменного источника электронов на основе разряда с полым катодом / Ю.А. Бурачевский, В.А. Бурдовицин, A.B. Мельников, Е.М. Оке // ЖТФ. - 2001. - Т. 71, В.2. - С. 48 - 50.

136. Клярфельд Б.Н. Анодная область в газовом разряде при низких давлениях / Б.Н. Клярфельд, H.A. Неретина // ЖТФ. - 1958. - Т. 27, В. 2. - С. 296 -314.

137. Gavrilov N.V. Research of the plasma cathode with a coarse-cellular grid / N.V. Gavrilov,

D.R. Emlin, A.S. Kamenetskikh // Изв. вузов. Физика. - 2007. - №9. Приложение. - С. 30 - 34.

138. Гаврилов Н.В. Высокоэффективная эмиссия плазменного катода с сеточной стабилизацией / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, A.C. Каменецких // ЖТФ. - 2008. Т. 78, №10, - С. 59 -64.

139. Бурдовицин В. А. Об электрической прочности ускоряющего промежутка плазменного источника электронов в форвакуумном диапазоне давлений / В.А. Бурдовицин, М.Н. Куземченко, Е.М. Оке // ЖТФ. - 2002. - Т. 72, Вып. 7. - С. 134 - 136.

140. Удовиченко С.Ю. Электрическая прочность ускоряющего промежутка в плазменном источнике заряженных частиц / С.Ю. Удовиченко // ЖТФ. - 2000. - Т. 70, В. 3. - С. 19 - 23.

141. Гаврилов Н.В. Efficiency of ion generation and ion extraction in an ion source with a gridded plasmas cathode and a magnetic multipole / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, А.С. Каменецких // Изв. вузов, Физика.- 2006. - №8. Приложение. - С. 88-91.

142. Методы исследования плазмы / под ред. В. Лохте-Хольтгревена - М.: «МИР», 1971. -

551 с.

143. Гаврилов Н.В. Стабилизация сеточно-плазменного катода в широком диапазоне давлений газа / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, А.С. Каменецких // Известия Вузов. Физика. - 2007.Т. 50,№10/2. -С. 154- 160.

144. Формирование ленточного эмиттера ионов в импульсном разряде с плазменным катодом / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, А.С. Каменецких, А.И. Меньшаков // Изв. вузов. Физика. -2009. -№11/2.-С. 85-90.

145. Козырев А.В. Механизм функционирования сильноточного разряда низкого давления с полым катодом и длинным нитевидным анодом / А.В. Козырев, М.К. Макаров // 2й международный крейнделевский семинар «Плазменная эмиссионная электроника». - Улан -Уде: БНЦ СО, 2006. - С. 37 - 41.

146. Генератор объемной плазмы на основе разряда с плазменным катодом / А.В. Визирь, Е.М. Оке, М.В. Щандриков, Г.Ю. Юшков // ПТЭ. - 2003. - №3 - С. 108 - 111.

147. Лопатин И.В. Генератор плазмы на основе несамостоятельного тлеющего разряда низкого давления с полым катодом большого объема / И.В. Лопатин, Ю.Х. Ахмадеев, Н.Н. Коваль, ПМ.Щанин//ПТЭ,-2011. -№1. - С. 151 - 156.

148. Scaling of DLC Chemical Vapor Deposition Method with the Use of the Plasma Cathode / N. V. Gavrilov, D.R. Emlin, S. A. Plotnikov, I. S. Trachtenberg, I. G. Khatmullin // Изв. Вузов. Физика. - 2012. - №12/2. - С. 66 - 70.

149. Bacal М. Negative ion production in hydrogen plasmas confined by a multicusp magnetic field / M. Bacal, A. M. Bruneteau, M. Nachman, // J. Appl. Phys. - 1984. - V. 55. - P. 15 - 24.

150. Kaufman H.R. Broad beam ion sources / Harold R. Kaufman // Rev. Sci. Instrum. - 1990 -V.61,-P. 230-235.

151. Kaufman H.R. Ion source design for industrial applications, prepared for Lewis research center national aeronautics and space adminis / H.R. Kaufman, R. S. Robinson // GRANT 3086, NASA

CR-165334, Final Report, January 1981, Department of Physics Colorado State University, Fort Collins, Colorado, - 78 p.

152. Studies of an expansion type tandem rf bucket source / Y. Oka, T. Shoji, T. Kuroda, O. Kaneko, A. Ando // Rev. Sci. Instrum. - 1990. - V. 61. - P. 1256 - 1258.

153. Scheer H. C. Ion sources for dry etching: A technology / H. C. Scheer // Rev. Sci. Instrum. - 1992. - V. 63. - P. 3050 - 3057.

154. Singh B. Magnetic multipole based reactive ion etching reactor / B. Singh, J. H. Thomas III, V. Patel // Appl. Phys. Lett. - 1992. - V.60. - P. 2335 - 2337.

155. Holmes A. J. T. Role of the anode area in the behavior of magnetic multipole discharges / A. J. T. Holmes // Rev. Sci. Instrum. - 1981. -V. 52. - P. 1814 - 1823.

156. Матвеев A.H. Механика и теория относительности: Уч. для студентов вузов / А.Н. Матвеев - М.: «Мир и образование», 2003. - 432 с.

157. Арцимович JI.A. Элементарная Физика плазмы / JI.A. Арцимович - М.: Госатомиздат, 1963. - 190 с.

158. Арцимович JI.A. Физика плазмы для физиков / JI.A. Арцимович, Р.З. Сагдеев - М.: Атомиздат, 1979. - 317 с.

159. Primary electron confinement measurement in a multidipole device Phys / K. N. Leung , R. E. Kribel, A. P. H. Goede, T. S. Green // Lett. A. - 1978. - V. 66, No. 2. - P. 112 -114.

160. Gavrilov N. V. Glow-discharge-driven bucket ion source / N. V. Gavrilov, A. S. Kamenetskikh // Rev. Sci. Instrum. - 2004. - V. 75. - P. 1875 - 1877.

161. Голант B.E. Основы физики плазмы / B.E. Голант, А.П. Жилинский, И.Е. Сахаров -М.: Атомиздат, 1977. - с. 384.

162. Rapp D. Total Cross Sections for Ionization and Attachment in Gases by Electron Impact. I. Positive ionization / D. Rapp, P. Englander-Golden // The Journal of Chemical Physics - 1965. - V. 43,No. 5.-P. 1464-1479.

163. Панасенков А.А. Источник ионов водорода с периферийным магнитным полем / А.А. Панасенков, С.А. Равичев, А.В. Рогов // Вопросы атомной науки и техники, Сер. Термоядерный синтез. - 1984. - В. 2 (15). - С. 56 - 63.

164. Гаврилов Н.В. Ионный источник с крупноструктурным сеточно-плазменным катодом / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, А.С. Каменецких // Известия Вузов. Физика. - 2007. - Т. 50, № 10/2. - С. 149- 153.

165. Гаврилов Н.В. Источник ионов газов с сетчатым плазменным катодом / Н.В. Гаврилов, А.С. Каменецких // ПТЭ. - 2005. - №1. - с. 107 - 111.

166. Cartwright D.C. Rate coefficients and inelastic momentum transfer cross sections for electronic excitation of N2 by electrons / D.C. Cartwright // J Appl. Phys. - 1978. - V. 49 (7). - P. 3855 -3861.

167. Source of ribbon ion beams with coarse-structure gridded plasma cathode / N.V. Gavrilov, O.A. Bureyev, D.R. Emlin, A.S. Kamenetskikh, A.I. Menshakov // 9th international conference on modification of materials with particle beams and plasma flows. - Tomsk, 2008. - P. 7 -10.

168. Langmuir I. A General Theory of the Plasma on an Arc / L. Tonks, I. Langmuir // J. Phys. Rev. - 1929. - V. 34, - P. 876 - 822.

169. Gavrilov N.V. Effect of anode dimensions on Characteristics of Non-self sustained hollow cathode discharge / N.V. Gavrilov, O.A. Bureyev, D.R. Emlin, A.S. Kamenetskikh // 9th international conference on modification of materials with particle beams and plasma flows. - Tomsk, 2008. -P. 175 - 178.

170. Источник ленточного пучка ионов газов / Н.В. Гаврилов, О.А. Буреев, Д.Р. Емлин, А.С. Каменецких, А.И. Меньшаков // III Международный семинар «Плазменная эмиссионная электроника», - Улан-Удэ: БНЦ, 2009. - С. 92 - 99.

171. Гаврилов Н.В. Источник ленточных пучков ионов газов для модификации рулонных материалов / Н.В. Гаврилов, Д.Р. Емлин, А.И. Меньшаков // «Люльевские чтения»: 7 научно -практическая конференция ОАО «ОКБ Новатор». - Челябинск: ЮУрГУ, 2010. - С. 80.

172. Емлин Д.Р. Источник ленточных пучков ионов газов для модификации рулонных материалов / Д.Р. Емлин, А.И. Меньшаков // Вестник ЮУрГУ, серия "Машиностроение". - 2012. -№33 (292). -С.131 - 138.

173. Калориметрический метод определения флакса и лучеиспускательной способности металлических мишеней при облучении непрерывными мощными пучками ионов / В.В. Овчинников, С.В. Овчинников, Ф.Ф. Махинько, А.А. Повзнер // Известия ВУЗов, Физика. -2011. -№ 1/3, -С. 126- 130.

174. Measurement of electron emission due to energetic ion born in plasma source ion implantation / M. M. Shamim, J. T. Scheuer, R. P. Fetherston, J. R. Conrad // J. Appl. Phys. - 1991. -V. 70,-P. 4756- 1759.

175. Phelps A. V. Cross Sections and Swarm Coefficients for Nitrogen Ions and Neutrals in N2 and Argon Ions and Neutrals in Ar for Energies from 0.1 eV to 10 keV / A. V. Phelps // J. Phys. Chem. Ref. Data. -1991. - V. 20, No. 3. - P. 557 - 573.

176. Proton and Helium stopping cross sections in H2, He, N2, 02, Ne, Ar, Кг, Xe, CH4 and CO2 / G. Reiter, N. Kniest, E. Pfaff, G. Clausnitzer //Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B. - 1990. -V. 44.-P. 399-411.

177. Tawara H. / H. Tawara, Т. Kato, Y. Nakai // Atomic data and nuclear data tables. - 1985. -V. 32, No. 2. - P. 235 - 279.

178. Майоров С.А. Расчет сечений резонансной перезарядки ионов гелия, неона, аргона, криптона, ксенона, рубидия, цезия и ртути / С.А. Майоров // Труды 34 «Международной конференции по физике плазмы и УТС». - Звенигород, 2007. - С. 248.

179. Мак - Даниэль И. Процессы столкновений в ионизованных газах / И. Мак - Даниэль - М.: Мир, 1967.-832 с.

180. Медвед Д. Кинетическая эмиссия электронов с твердых тел. / Д. Медвед, Й. Штрассер // УФН. -1967. - Т. 91, В.З. - С. 485 - 526.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.