Метод ионно-лучевого распыления и создание новых детекторов ионизирующего излучения

• Автор: Негодаев, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 197 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. МНОГОЦЕЛЕВАЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКАЯ

УСТАНОВКА «ГЕЛИС»

1.1. Ионный источник

1.2. Система формирования ионного пучка

1.3. Вакуумная система

1.4. Измерение параметров ионного пучка

Глава 2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ИОННО-ЛУЧЕВОГО

РАСПЫЛЕНИЯ НА УСТАНОВКЕ ГЕЛИС

2.1 Исследования по распылению композиционных материалов
с эмиссионно-активной фазой
2.2. Полевой эмиттер электронов
2.3. Получение тонких пленок
2.3.1. Пленки ВТСП состава УВСО
2.3.2 Исследования по захвату и накоплению изотопов водорода при
переосаждении внешних по отношению к плазме материалов
Глава 3. МИКРОСТРУКТУРНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ МСГК И ГЭУ
3.1 Микростриповая газовая камера: проблемы и решения
3.2 Сотрудничество 13&Н
3.3 Изготовление полупроводящих покрытий подложек МСГК
3.4 Исследование быстродействия и “старения” МСГК
3.5 Газовый электронный умножитель (ГЭУ)
Глава 4. МСГК-ГЭУ ДЕТЕКТОРЫ ДЛЯ ВНУТРЕННЕГО ТРЕКЕРА
ЭКСПЕРИМЕНТА НЕИА-В
4.1 МСГК эксперимента НЕ13А-В
4.2 ГЭУ эксперимента НЕ1<А-В

4.3 Выбор рабочего газа и тесты по “старению”,

Глава 5. РАБОТА МСГК-ГЭУ ДЕТЕКТОРОВ В УСЛОВИЯХ
ЭКСПЕРИМЕНТА HERA-B
5.1 Наблюдаемые проблемы в условиях эксперимента
5.2 Работы по модернизации системы ITR HERA-B в 2001 г
5.3 Рабочие характеристики детекторов ITR, достигнутые в
период набора данных в эксперименте HERA-B
Глава 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕКТИРУЮЩИХ СВОЙСТВ
РОССИЙСКИХ СМ) АЛМАЗОВ
6.1 Исследования детектирующих свойств CVD алмаза при работе
с радиоактивными источниками заряженных частиц
6.2 CVD алмазные пленки для мониторинга синхротронного излучения пучка ускорителя
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время ионные пучки, интенсивно использовавшиеся в ускорителях ионов для исследований ядерных реакций, получили широкое применение во многих областях науки, в промышленности и медицине. Тем самым обусловлено возрастание интереса к работам, открывающим возможности и перспективы их дальнейшего применения.
Метод ионно-лучевого распыления заключается в том, что поверхность твердых тел распыляется в результате их бомбардировки сфокусированным пучком ионов. Потоки ионов распыляют вещества, обладающие любой твердостью и прочностью, причем распыление вещества происходит в виде атомов. Ионное распыление позволяет получать очень чистые поверхности, а путем осаждения на подложку распыленного вещества получать тонкие пленки металлов, сплавов, диэлектриков, полупроводников, новых материалов, например сверхпроводников. Взаимодействию ускоренных заряженных частиц с твердым телом посвящено огромное количество работ и исследований [1-4].
В ЛЭВЭ ФИАН была создана многофункциональная электрофизическая установка “ГЕЛИС” [5], основным компонентом которой является ускоритель ионов на энергии до 50 кэВ. Использование в качестве ионного источника дуоплазматрона позволило работать с пучками ионов различных газов током до 50 мА в непрерывном режиме. Благодаря уникальной компоновке, позволяющей работать как с твердотельными, так и газовыми мишенями, установка оказалась крайне востребованной.
Первая часть диссертации посвящена исследованиям, которые были проведены на установке ГЕЛИС за последние 20 лет с использованием метода ионно-лучевого распыления. Работа проводилась совместно с различными отделами и отделениями ФИАН, физических центров России и мира: ИОФАН, ИФХАН, НИИЯФ МГУ, НИИПФ, Институт проблем материаловедения Академии наук Украины, Институт физики плазмы
В некоторых экспериментах пучок ионов проходит через газовую мишень, где происходит процесс перезарядки. Процесс перезарядки приводит к ощутимым потерям ионов и образованию потока быстрых атомов, который может составлять заметную долю от полного потока пролетающих частиц. Для того, чтобы можно было учитывать кроме заряженных и быстрые нейтральные частицы, используется комбинированный измеритель тока, способный измерять ток ионного пучка как электрическим, так и калориметрическим (по мощности, выделяемой на токоприемнике падающим ионным пучком) методом.
Измеритель, представляющий собой охлаждаемый водой токоприемник из меди в виде цилиндра Фарадея приведен на рис. 14.
В предположении, что вся энергия, отдаваемая пучком приемнику, идет на нагрев воды величину ионного тока пучка (мА) можно определить по формуле
1П = счДТ/и, где с- теплоемкость воды, Дж/(кг * град);
ц - расход воды, кг/сек;
ДТ - перепад температуры иа входе и выходе токоприемника, °С;
И - ускоряющее ионы напряжение, кВ.
Совместное использование в установке 'ТЕЛИС” интенсивного ионного источника, системы магнитной фокусировки ионного пучка и дифференциальной вакуумной откачки позволило на этой установке провести ряд экспериментальных работ:
1. Исследовать закономерности ионного распыления и вторичной ионно-электронной эмиссии новых композиционных материалов. Были определены коэффициенты распыления и ионно-электронной эмиссии Си, ЬаВ6, Ск11Е, и композиционных материалов на основе меди с включениями эмиссионно активной фазы.