Лаборатория воздействия на объекты пучками частиц и плазменными потоками

Многоцелевой имплантер ионов кислорода и водорода предназначен для обеспечения базовых операций полупроводниковых технологий и радиационного материаловедения: технологии кремний-на-изоляторе, исследования воздействия интенсивных ионных пучков на металлические мишени – приемники пучков в источниках нейтронов и гамма-квантов для медицины, систем безопасности и для термоядерного материаловедения.

Имплантер (см. Рис. 1) позволяет проводить эксперименты с пучком ионов энергией до 150 кэВ и током на мишени до 2 мА. Пучок ионов Н+ (O+, С+) формируется из плазмы ЭЦР источника с помощью четырех-электродной ионно-оптической системы с напряжением ускорения до 40 кВ (Рис. 1, 1). Ток пучка может достигать 2 мА в непрерывном режиме работы. При этом плотность тока может варьироваться в пределах 2-5 мА/см2. Доускорение ионов до требуемой энергии (от 40 до 150 кэВ) осуществляется ускорительной секцией (Рис. 1, 7).

После ускорения ионного пучка до полной энергии разделение изотопов и примесей производится с помощью секторного 90º магнита-сепаратора (Рис. 1, 9). На выходе сепаратора установлен второй высоковакуумный откачной пост, обеспечивающий дифференциальную откачку. После откачного поста расположена вакуумная камера с подвижной мишенью (Рис. 1, 10). Для получения сухого вакуума используются безмасляные турбомолекулярные насосы и форвакуумный спиральный насос. В результате в рабочем объеме достигается вакуум до 10-4 Па. Облучение мишени 76х76 мм2 проводится с помощью развертки ионного пучка по ее поверхности.

На Рис. 2 приведен результат модификации поверхности меди после ее облучения протонным пучком с энергией 150 кэВ. Интерес к эксперименту возник в связи с разработкой приемников протонных пучков – по достижению критического флюенса на поверхности материалов образуются пузыри, которые ухудшают теплопроводность и ускоряют деградацию приемника.

 



Рис. 1. Схема имплантера

Рис. 2. СЭМ фотография поверхности медной мишени после облучения 150 кэВ протонами до флюенса 11.4·1018 см-2.

 

Отделение: 
Технологическое
Контакты: 

Иванов Иван Александрович
e-mail: I.A.Ivanov@inp.nsk.su

Шошин Андрей Алексеевич
a.a.shoshin@inp.nsk.su