Управление формой пучка технологического ионного источника для высокоточной обработки поверхности

1 / 13

24 ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 3
УДК 537.5 DOI: 10.18698/1812-3368-2017-3-24-36
УПРАВЛЕНИЕ ФОРМОЙ ПУЧКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ИОННОГО
ИСТОЧНИКА ДЛЯ ВЫСОКОТОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ
Д.В. Духопельников
Е.В. Воробьев
С.Г. Ивахненко
Д.В. Кириллов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
Аннотация Ключевые слова
Показано, что эффект азимутального отклонения
ионов в пучке ускорителя с замкнутым азимутальным
дрейфом электронов можно использовать для управ-
ления формой ионного пучка и профилем распределе-
ния плотности ионного тока по радиусу. Изменяя
профиль распределения магнитного поля вдоль оси
ускорительного канала, можно управлять профилем
плотности ионного тока, придавая ему как кольцевую
форму, так и форму, близкую к распределению Гаусса.
Предложен критерий для расчета магнитной системы,
обеспечивающей наилучшую фокусировку ионного
пучка. Установлено, что по известному распределению
магнитного поля при оптимальной фокусировке ион-
ного пучка можно оценить положение зоны ионизации
в ускорительном канале
Ускоритель с анодным слоем,
холловский ускоритель, фокуси-
ровка ионного пучка, ионное рас-
пыление, анодный слой, сила Ло-
ренца
Поступила в редакцию 16.08.2016
©МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017
Введение. Технологические ионные источники применяют для очистки и акти-
вации поверхности изделий перед нанесением тонкопленочных покрытий, ион-
ного ассистирования в процессе нанесения покрытия, осаждения алмазоподоб-
ных покрытий, ионно-лучевого травления и формообразования.
В современной промышленности из всего многообразия ионных источни-
ков [1] наиболее распространены электростатический сеточный ускоритель и
ускоритель с азимутальным дрейфом электронов (чаще всего, выполненный по
схеме ускорителя с анодным слоем). Достоинства сеточного ускорителя — неза-
висимое управление ионным током и энергией ионов в пучке, равномерное
распределение по радиусу плотности ионного тока, возможность с помощью
экранов корректировать форму ионного пучка [2, 3], недостаток — чрезмерная
сложность конструкции и системы электропитания. Ускорители с анодным сло-
ем удобны в эксплуатации, имеют простую конструкцию и предъявляют меньше
требований к системе электропитания. В то же время недостатком ускорителей
с замкнутым дрейфом электронов традиционной конструкции является нерав-
номерное по радиусу распределение плотности ионного тока в пучке: он имеет
кольцевую форму с провалом в центре.