yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share

мас-спектрометрія нейтральних частинок, розпилених іонами з енергією ДО 170 кеВ

ВИСНОВКИ

 

         У ході виконання дисертаційної роботи розроблено нове експериментальне обладнання та методики для мас-спектрометрії розпилених нейтральних частинок при енергіях первинних іонів до 170 кеВ, проведено оптимізацію параметрів обладнання та отримано нові експериментальні дані щодо фізичних механізмів іонного розпилення матеріалів.

         1. Розроблено й побудовано нову експериментальну установку для мас-спектрометричного аналізу розпилених нейтральних частинок. На відміну від традиційних установок подібного типу основою даної конструкції є високодозний іонний імплантер, що дозволило збільшити верхню межу діапазону енергій первинних іонів до 170 кеВ.

         2. Розроблено методики та проведені дослідження окремих частин експериментальної установки, зокрема, енергофільтра іонів і монопольного мас-аналізатора. Отримано такі результати:

         - відносна ширина смуги пропущення енергофільтра (на рівні 50% від максимуму) ∆E/E0 становила в середньому 6% (ширина щілини проміжної діафрагми 0,5 мм) та 11,5% (ширина щілини 1 мм);

- зі збільшенням енергії іонів збільшується коефіцієнт трансмісії іонно-оптичної системи монопольного мас-аналізатора, обладнаного енергофільтром (з виходом на насичення при енергіях вище 60 еВ), та погіршується роздільна здатність; оптимальне співвідношення цих двох параметрів досягається в інтервалі енергій іонів 20‑30 еВ;

         - запропоновано методику обліку прорахунків імпульсів при високих рівнях сигналу детектора (вище 4∙104 імп/с); параметр максимальної швидкості рахунку імпульсів для формули коректування сигналу становив 3,3·105 імп/с.

         3. При комплексному дослідженні системи аналізу вторинних частинок на основі електронно-променевого іонізатора, проведеному вперше, отримано такі результати:

- шляхом моделювання на ЕОМ визначено оптимальну величину індукції магнітного поля, що фокусує електронний пучок в іонізаторі (34 мТл в області вершин катодів при іонізуючій напрузі 70 В), при цьому діаметр пучка електронів у центрі іонізаційного об'єму становить близько 2 мм;

- шляхом моделювання на ЕОМ для кожного із трьох режимів роботи установки (ВІМС, МСВН і газовий аналіз) визначено потенціали іонно-оптичних елементів системи аналізу вторинних частинок, що забезпечують оптимальне транспортування іонів;

- з'ясовано, що розроблена система блокування проходження вторинних іонів та іонів газового середовища дозволяє знизити рівень цих сигналів у режимі МСВН у 105 і 106 разів відповідно;

- теоретична оцінка величини корисного виходу іонів при роботі в режимі МСВН (3,5·10‑10) близька до експериментально визначеної на прикладі іонів Ni+ (2,7·10‑10) та знаходиться на рівні закордонних установок МСВН подібного типу, побудованих на основі квадрупольних мас-аналізаторів.

                4. Розроблено методику та проведені дослідження відносної інтенсивності нейтральних кластерів міді при різних параметрах пучка первинних іонів аргону та кутах емісії розпилених частинок. Отримано наступні нові фізичні результати:

- зі збільшенням енергії первинних іонів у діапазоні від 30 до 170 кеВ спостерігається зменшення відносної інтенсивності кластерів міді у спектрі розпилених частинок; вигляд отриманої кривої для кластера Cu3 відповідає рекомбінаційній моделі формування кластерів при іонному розпиленні на ділянці кривої, що відповідає помірним значенням повного коефіцієнту розпилення міді (Yповн < 12);

- зі збільшенням кута емісії відносний вміст кластерів міді в потоці розпилених частинок зменшується відповідно до рекомбінаційної моделі, що передбачає кутові розподіли даного параметра у вигляді (cos θ) p(n‑1), де θ – кут емісії частинок, n – число атомів у кластері ( у нашому випадку p ≈ 1,6);

- зі збільшенням густини струму первинних іонів відносна інтенсивність кластерів міді збільшується, що пов’язано зі збільшенням густини розпилених атомів біля поверхні зразка та, відповідно, ймовірності їх рекомбінації.

         5. Розроблено методику та проведені дослідження процесу переважного розпилення ізотопів (у парі 92Mo  100Mo) при бомбардуванні іонами аргону в діапазоні енергій від 30 до 170 кеВ. Отримано наступні нові фізичні результати:

- параметр ізотопного збагачення δ0 та, відповідно, параметр міжатомної взаємодії m залишаються стабільними у зазначеному діапазоні енергій (δ0 ≈ 4,9%, m ≈ 0,29), що знаходиться у відповідності до результатів комп’ютерного моделювання процесу переважного розпилення ізотопів молібдену;

- зі збільшенням енергії первинних іонів у зазначеному діапазоні збільшується глибина, на яку потрібно розпилити зразок для переходу процесу в стан рівноваги (з 640 до 2030 Å), що в 2,5‑3 рази більше пробігу іонів у зразку при відповідній енергії;

- зі збільшенням кута емісії розпилених нейтральних частинок спостерігається зменшення ізотопного відношення у наближеннях нульового та безкінечного флюенсів первинних іонів, а також відповідного показника ізотопного збагачення.

 

 

6