Особенности процесса ускорения ионов катодной струи импульсного вакуумного разряда

• Автор: Горбунов, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 124 с. : ил.

1. ПРОБЛЕМА УСКОРЕНИЯ ИОНОВ В КАТОДНЫХ СТРУЯХ ВАКУУМНЫХ РАЗРЯДОВ

1.1 Скорость и зарядовый состав ионов плазмы катодной струи вакуумной дуги

1.2 Газодинамический механизм ускорения ионов в катодных микроструях

1.3 Проблема быстрых ионов в вакуумных искровых разрядах

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ

2.1. Описание установки

2.2. Электротехнические характеристики разряда

2.3. Ионный энергоанализатор и зондовые диагностики

3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ, ЗАРЯДОВЫЕ И МАССОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЫСТРЫХ ИОНОВ ВО ФРОНТЕ КАТОДНОЙ СТРУИ

3.1. Зависимость характеристик быстрых ионов от параметров разряда

3.2. Пространственные характеристики процесса ускорения ионов

3.3. Анализ экспериментальных результатов
4. КОЛЛЕКТОРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КАТОДНОЙ ПЛАЗМЕННОЙ СТРУИ
4.1. Времяпролетные измерения ионной компоненты
4.2. Зависимость скорости ионов и амплитуды ионного тока от параметров разряда
4.3. Измерение механического импульса катодной струи плазмы
5. ОБСУЖДЕНИЕ ВОЗМОЖНЫХ ПРИЧИН ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО УСКОРЕНИЯ ИОНОВ КАТОДНОЙ ПЛАЗМЕННОЙ СТРУИ

5.1. Ускорение основной ионной компоненты
5.2. Ускорение быстрой ионной компоненты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Вакуумные разряды, где плазмообразующим веществом является материал эродирующих электродов, являются предметом многочисленных исследований. Это связано, с одной стороны, с интересом к фундаментальным процессам, протекающим в вакуумных разрядах, а с другой - их различными приложениями. В частности, вакуумные разрядники находят широкое применение для коммутации сильноточных электрических цепей. Вакуумно-дуговые источники металлической плазмы используются в процессах нанесения покрытий в микроэлектронике и для улучшения характеристик поверхности, для обработки материалов, ионной имплантации и других задач. В последние годы на основе вакуумных разрядов были созданы источники для мощных ускорителей пучков многозарядных ионов металлов, применяемых в технологических целях, для задач медицины и в фундаментальных исследованиях.
Одним их наиболее интересных свойств вакуумного разряда является генерация катодных струй - потоков многозарядных ионов материала катода, движущихся в направлении анода, т.е. против приложенного электрического поля. Исследование характеристик этих потоков (зарядового состава и направленной скорости ионов, величины ионного тока и др.) и возможности управления ими путем варьирования параметров разряда представляет интерес для многих прикладных задач. К таким задачам относится, например, процесс нанесения вакуумно-дуговым методом алмазоподобных пленок, где с увеличением скорости ионов углерода улучшаются условия образования на поверхности подложки высокоупорядоченных структур атомов углерода. Возможность управления скоростью движения плазмы катодной струи представляет также интерес для создания вакуумных коммутаторов электрического тока с малым временем коммутации. Важность подобных исследований обусловлена также тем обстоятельством, что как

8„ кэВ

£;, КЭВ
Рис.3.2. Распределение ионов по энергии для двух начальных напряжений на разряде: £/0 = 120 В - (а) и и0 = 600 В - (б).