181245. lajstromszámú szabadalom • Berendezés ionnyalábok elektrosztatikus mozgatására
MAGTAR NfiPKOZTARSASAG SZABADALMI 181245 LEÍRÁS SZOLGÁLATI TALÁLMÁNY jÉ fk Bejelentés napja: 1980. XII. 23. (3096/80) Nemzetközi osztályozás: NSZO3 : w Közzététel napja: 1982. IX. 28. H 01 J 3/26 ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL Megjelent: 1985.1. 31. ( . Szabad-'mi Tár ' ^ Feltalálók: Kiiályhidi László villamosmérnök 25%, Pásztor Endre villamosmérnök Riedl Péter villamosmérnök 25%, Budapest Szabadalmas: MTA Központi Fizikai Kutató Intézete, Budapest Berendezés ionnyalábok elektrosztatikus mozgatására 1 A találmány tárgya berendezés ionnyalábok elektrosztatikus mozgatására. Mint ismeretes, az ionnyalábokat ezen belül elsősorban a nagyintenzitású (1-20 mA) ionnyalábokat 5 számos kutatási és technológiai célra használják fel. Sok olyan feladat van, ahol a nyalábokat egy meghatározott felületre, mely nagyobb mint a nyaláb mérete között az oda becsapódó ionok számát tekintve legfeljebb néhány %-os eltérés lehet. Minél in- 10 tenzívebb egy ionnyaláb, annál több kísérő jelenség lép fel, mely meghamisíthatja az árammérést, így az ionnyalábbal a felületre juttatott anyag mennyiségek meghatározását. E jelenségek (porlódás, visszaszórás, töltéscsere, szekunder részek kiváltása stb.) alapvető 15 fizikai okokra vezethetők vissza és így elkerülhetetlenek. Egy adott ionenergiánál többnyire a beesési szögtől függenek ezek a jelenségek, tehát - elsősorban az eredmények reprodukciója szempontjából - döntő jelentőségű, hogy az ionnyaláb tótén- 20 tése, alakja, esetről esetre ne változzék. A nyaláb kitérítésének egyik kedvelt kézbentartható és jól reprodukálható módszere a lemezpárokra adott kitérítő feszültséggel való sepertetés. Ilyenkor 25 az ionnyaláb többnyire kétszer két geometriailag jól • méretezett lemezpár között halad el. A lemezpárokra adott feszültség a nyaláb haladási irányára merőleges villamos teret hoz létre. Ez a tér a nyalábot oldalra kimozdítja, s így a nyaláb a céltárgy felületét 30 2 végigsöpri. A feszültség nagysága és a kitérítés mértéke, valamint az időbeli lefutás és a homogenitás között jól ismert összefüggések vannak, így a fentebb említett reprodukálhatóság teljesíthető. Intenzív (1 mA áramerősség felett) ionnyaláboknál fellép a tértöltés jelensége, illetve hatása. A viszonylag nagy töltéssűrűségű nyalábban azonos előjelű töltések taszítják egymást, bizonyos töltéssűrűség felett ez a taszítás igen erős lehet, a nyaláb valósággal szétrobban. A széttartó nyalábot igen nehéz fókuszálni, esetenként egyenesen lehetetlen. A belső erő kompenzálására egyfelől speciálisan kialakított erőtereket alkalmaznak, másfelől a tértöltést kompenzálandó, ellenkező előjelű töltéseket többnyire elektronokat juttatnak a nyalábba. Ez utóbbi jelenség rendszerint külön intézkedések nélkül is fellép, mert - ha máshol nem az ionforrások kiszívó nyílása környékén - olyan nyomásviszonyok vannak, hogy ott az intenzív ionnyaláb a maradék gázt ionizálni tudja, szabad elektronokat és lassú ionokat hozva létre. Az intenzív nyaláb belseje lévén pozitív potenciál „gödör” egyben csapda is az elektronok részére, mely az ellenkező töltésű mozgékony részecskéket vonzza, majd fogvatartja. Ezek a negatív töltések, — melyek a nyalábban mozgó töltés felhővel egyébként együtt mozognak - a nyaláb belső erőit nagyrészt semlegesítik, így a nyaláb nem robban szét. A kétféle töltés természetesen egymásra is találhat, így az ion semlegesatommá rekombinálódhat. Nágyintenzitásoknál azonban véges va-181245
