Вы здесь

Накопичення в металах тa термоактивована десорбція іонно-імплантованого дейтерію

Автор: 
Куліш Володимир Григорович
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2003
Артикул:
3403U001800
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДИКИ
ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Многоцелевая экспериментальная установка "СКИФ"
В связи с материаловедческими проблемами УТС, ядерной энергетики, космонавтики, развитием микроэлектроники и приборостроения, разработкой новых ионно-лучевых технологий и т.д. ведутся исследования процессов взаимодействия ионных пучков с твердым телом. Для этих исследований используются экспериментальные установки, представляющие собой либо облучательные устройства в чистом виде, либо облучательные устройства в сочетании с аппаратурой, позволяющей in situ реализовывать измерения с помощью одной или нескольких методик.
Однако серийных образцов таких установок на современной элементной базе не существует.
В лабораториях, как правило, используется оборудование собственной разработки. Поэтому положительную роль в развитии экспериментальной базы для такого рода исследований играют публикации, посвященные конструкциям облучательных экспериментальных установок различного назначения.
Описание многоцелевой ускорительной установки "СКИФ" приведено в работе [43]. Принципиальная схема установки "СКИФ" представлена на рис.2.1. Как видно из рис.2.1, установка состоит из двух отличающихся по функциональному назначению секций ускорительной ?, предназначенной для создания и формирования пучка ускоренных ионов, и секции выходных устройств ??, включающих в себя две камеры мишеней с датчиками измерительной аппаратуры.
Ускорительная секция 1 состоит из ионного источника 1 типа источника Пеннинга, ускорительной трубки 2 или трехэлектродной ускорительной линзы, масс-монохроматора ионов 4, высоковакуумного откачного агрегата.
Подробное описание источника приведено в работе. Ионный источник позволяет получать пучки ионов H+, H, D+, D, Ne+, N+, N, O+, O, Ar+, Kr+, Xe+, He+ и инжектировать их в ускорительную систему. Для напуска газа в ионный источник имеется система баллонов (емкостью около 0.5 л каждый) с необходимым набором газов, что обеспечивает возможность оперативного переключения источника для работы с другим газом. Напуск газа осуществляется с помощью игольчатого дозирующего вентиля, позволяющего регулировать давление в диапазоне 10-5...1 Па.
Для ускорения и формирования пучка ионов используются либо трехэлектродная линза, позволяющая получать хорошо сформированные ионные пучки с энергией до 35 кэВ, либо 12-секционная ускорительная трубка, обеспечивающая получение пучка ионов с энергиями от 20 до 110 кэВ. Линза применяется для получения пучков ионов повышенной плотности (до 70...300мкА?см -2).
Электромагнитный масс-сепаратор ионов 4 позволяет производить поворот ионного пучка на 900 и 600 . При этом радиусы средней траектории ионов составляют соответственно 12,0 и 19,2 см.
Масс-сепаратор обеспечивает разрешение пучков ионов с массами в области 40...50 а.е.м. на уровне m/?m?50.
Откачка ускорительной секции производится высоковакуумным откачным агрегатом, состоящим из турбомолекулярного насоса ТМН-500 с азотной ловушкой, прогреваемого цельнометаллического клапана.
Ускорительная секция обеспечивает возможность облучения мишеней сепарированными пучками газовых ионов от водорода до ксенона включительно: с энергиями от 10 до 100 кэВ для ионов с m ? 40 а.е.м., до 50 кэВ-для криптона и до 30 кэВ-для ксенона. Токи ионных пучков на мишени при поперечном сечении пучка ?5мм могут регулироваться от 1 до ?100 мкА.
Cекция выходных устройств состоит из экспериментальной камеры №1 (23) и экспериментальной камеры №2 (7) каждая со своим откачным агрегатом. Пучки ионов попадают в камеры №1 и №2 после поворота масс-сепаратором на 900 и 600 соответственно.
Рис.2.1. Принципиальная схема установки "СКИФ": I- ускорительная секция; II- секция выходных устройств. 1- источник ионов; 2- электростатическая ускоряющая трубка; 3- цилиндр Фарадея с электромагнитным приводом; 4- масс-сепаратор; 5,24- вентили; 6- диафрагма; 7- камера №2; 8- клапан ДУ-50; 9- азотная ловушка; 10,21- магниторазрядные насосы НМД-0,025; 11,15- окна; 12- мишень; 13- датчик масс-спектрометра АПДМ-1; 14- ирисовая диафрагма; 16- кварцевый экран; 17- датчик масс-спектрометра МХ- 7304; 18- вытягивающая линза масс-спектрометрического анализатора вторичных ионов; 19- масс-сепаратор; 20- ФЭУ; 22- энергоанализатор; 23- камера №1.
Экспериментальная камера №1 служит для установки мишенного узла, облучения мишеней 12 ионным пучком, создаваемым ускорительной секцией, и проведения измерений либо в процессе облучения мишеней, либо после облучения. Камера разделена вакуумно-плотной перегородкой на две примерно равные по объему части: аналитическую и откачную. В центре перегородки имеется ирисовая диафрагма 14 с регулируемым переходным отверстием в диапазоне от 10 до 50 мм, что позволяет регулировать скорость откачки аналитической части и при необходимости повышать чувствительность аппаратуры для регистрации парциального давления газов в ней. Регулировка раскрытия диафрагмы осуществляется снаружи камеры с помощью магнитной системы.
Откачная часть камеры соединена через клапан ДУ-150 и азотную ловушку с турбомолекулярным насосом ТМН-200, а также с ионно-сорбционным насосом типа НМТО-0,1-1 (ТРИОН), охлаждаемым жидким азотом. В откачной секции камеры имеется окно 15, позволяющее вести наблюдение за следом пучка на кварцевом экране 16. Наименьшее фоновое давление, создаваемое откачными устройствами в аналитической части, составляет ?2 ?10-6 Па.
К аналитической секции камеры подсоединены датчики двух высокочастотных монопольных масс-спектрометров 13, 17 типа АПДМ-1 и МХ-7304 для измерения парциальных давлений газов в камере, а также магнитный масс-спектрометр 19-22 для анализа поверхности мишени методом масс-спектрометрии вторичных ионов (SIMS). Кроме того, в объеме аналитической секции камеры размещена азотная ловушка и датчик ионизационного манометра ЛМ-3-2 для измерения общего давления в камере.
Мишенная камера №2 предназначена для облучения исследуемых мишеней в виде металличе