(Назад)
(Cкачать работу)ИСТОЧНИК ИОНОВ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК В.Н. Злобин, И.П. Васильев, В.В. Лукин
Изложены особенности работы источника ионов. Рассмотрено распределение электростатических полей и состав ионов газа и металла в источнике ионов. Приведены экспериментальные данные по определению состава ионного пучка.
Одним из наиболее перспективных способов модификации поверхности является ионная имплантация [1,2]. Данный способ представляет собой внедрение элементов в поверхностный слой обрабатываемого материала. В вакууме ионы различных элементов ускоряются электрическим полем до высоких энергий и направляются на обрабатываемую деталь. Внедряясь в поверхность, ионы тормозятся серией столкновений с атомами вещества. Глубина проникновения в поверхность зависит от энергии ускоренных ионов и имеет сложную зависимость.
С помощью этого способа производят поверхностное легирование различных деталей. При этом износостойкость, например, режущего инструмента повышается от 2 до 10 раз. В настоящее время этот процесс разрабатывается для изготовления катализаторов химической промышленности, в двигателестроении при упрочнении прецизионных деталей топливной аппаратуры, в системах нейтрализации отработавших газов двигателей внутреннего сгорания [3].
Привлекательным является возможность нанесения таких покрытий, как на металлические, так и на неметаллические поверхности (диэлектрики, керамику, пластмассу, стекло).
Интерес к этому способу вызван рядом положительных особенностей, которыми он обладает по сравнению с традиционными способами нанесения покрытий (диффузией, сплавлением, легированием из расплава, легированием в процессе эпитаксии). К основным преимуществам этого способа, который связан с нетепловым характером легирования, относятся низкотемпературное осуществление процесса, возможность введения любой примеси в разные твердые тела без ограничения пределом растворимости, точный контроль глубины и профиля распределения примеси, легирование через тонкие диэлектрические и металлические покрытия, возможность полной автоматизации.
Максимальный диаметр пучка ионов составляет 500 мм при плотности тока 5-20 мкА/см2. При использовании вращающегося рабочего стола данная поверхность существенно увеличивается.
Технологический процесс осуществляется следующим образом. После загрузки в вакуумную камеру обрабатываемых деталей производится герметизация камеры и её откачка вакуумными насосами. Далее происходит напуск рабочего (плазмообразующего) газа, включается электрическое питание источника ионов и ускоряющего промежутка, ускоряясь в котором, ионы внедряются в поверхность обрабатываемой детали.
В основу работы разработанного источника ионов положен электрический разряд в скрещенных электрическом и магнитном полях в парах легирующего элемента и плазмообразующего газа.
Конструкция источника ионов содержит две области: кольцевую, в которой образуются ионы газа, и продольную, в которой дополнительно ионизируются нейтральные атомы рабочего вещества, выходящие из мишени под действием катодного распыления газовыми ионами. Подробнее процессы, проходящие в источнике ионов, представлены на рис.1.
источник ион ионная имплантация
Рис.1. Схема расположения электростатических
Похожие работы
Интересная статья: Быстрое написание курсовой работы