Статьи

Представлены результаты исследований, направленные на решение проблемы создания диэлектрических покрытий на поверхности проводников для придания им электроизоляционных свойств. Для создания покрытий применялось электронно-лучевое испарение керамики с помощью форвакуумного плазменного источника электронов. Измерены относительная диэлектрическая проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь, полное сопротивление осажденного электроизоляционного покрытия.

Представлены результаты экспериментальных исследований характеристик импульсного источника протонов на основе сильноточного отражательного разряда с полым катодом. Отражательный разряд с полым катодом – это разряд с осциллирующими электронами в магнитном поле (разряд типа Пеннинга), в разрядной системе которого один из двух катодов имеет протяженную полость с малой входной апертурой. Изучено влияние на распределение токов между катодами величины разрядного тока, давления и магнитного поля. Установлено, что в сильноточном режиме работы разряда (до 5 А) доля тока, приходящаяся на катодную полость, составляет в среднем около 60 %. Представлены вольтамперные характеристики разряда и эмиссионные характеристики источника с модифицированной конструкцией полого катода. Результаты исследований имеют важное значение для создания компактного источника протонов с высокой интенсивностью пучка.

Представлены результаты экспериментальных исследований плазменного осаждения покрытий типа перовскит (CaTiO3) с использованием двух планарных магнетронов. В экспериментах использовались чистые (99,9 %) распыляемые мишени из титана и кальция. Независимое электрическое питание каждого магнетронного разряда осуществлялось как постоянным, так и импульсным (10–20 кГц) напряжением. Осаждение покрытий происходило в смеси аргона и кислорода. Анализ полученных покрытий производился методами сканирующей электронной микроскопии и рентгено-фазового анализа.

Изучено влияние продольного магнитного поля на эмиссионные характеристики форвакуумного плазменного источника электронов на основе разряда с полым катодом. Показано, что, начиная с некоторого порогового значения индукции Bс, магнитное поле приводит к уменьшению концентрации плазмы на оси катодной полости.

С уменьшением диаметра катодной полости пороговое значение Bс увеличивается.

С другой стороны, продольное магнитное поле позволяет увеличить диаметр эмиссионного канала, что способствует существенному увеличению тока эмиссии электронов из плазмы. При этом степень увеличения тока эмиссии определяется геометрией катодной полости и давлением рабочего газа.

Предложен метод экспериментального определения соотношения ионного и атомного компонентов бора в процессе формирования покрытия магнетронным распылением и электронно-лучевым испарением. Метод основан на сравнительном анализе приращения веса подложек оригинальных конденсационных зондов с поперечным магнитным полем и без него. Установлено, что при электронно-лучевом испарении определяющий вклад в формирование покрытия вносит ионная составляющая, а при магнетронном распылении – атомная. На основании оценки каждого из этих вкладов определено отношение концентрации атомарного и ионизованного компонентов бора в плазме электронного пучка и в плазме магнетронного разряда.

Изучены особенности инжекции электронов из плазмы эмиттерного разряда в разрядную систему планарного магнетронного разряда. В качестве эмиттерного разряда использовались тлеющий разряд с полым катодом и вакуумная дуга. Инжекция электронов осуществлялась через центральное отверстие в мишени магнетрона. Давление рабочего газа (аргон) в вакуумной камере составляло 0,05–0,09 Па. Эмиттерный тлеющий разряд в полом катоде функционировал как в слаботочном непрерывном режиме (10–100 мА), так и сильноточном импульсном режиме (10–20 А, 25 мкс, 1 Гц). Вакуумный дуговой эмиттер функционировал в импульсном режиме (10–60 А, 200 мкс, 1 Гц). Измерены токи эмиссии для различных конфигураций разрядной системы, в том числе определены условия, обеспечивающие полное переключение электронного компонента тока эмиттера в разрядную систему магнетронного распылителя.

Представлены результаты эксперимента по электронно-лучевому осаждению керамических покрытий оксида циркония, стабилизированного оксидом иттрия с использованием форвакуумного плазменного источника электронов. Методом растровой электронной микроскопии получены данные о морфологии и элементном анализе поверхности покрытий. Структурно-фазовый состав образцов выявил наличие кристаллической структуры синтезированных покрытий с содержанием моноклинной и тетрагональной фаз. Методом Оливера-Фарра получены значения твердости и моду-ля упругости покрытий.

Представлены результаты экспериментальных исследований разрядной системы на основе импульсного (200400 мкс, 525 Гц) сильноточного (530 А) планарного магнетронного разряда с мишенью диаметром 125 мм и дополнительной инжекцией электронов из вакуумного дугового разряда. Инжекция электронов в магнетронный разряд осуществляется с обратной стороны распыляемой мишени через центральное отверстие, что обеспечивает дополнительное ускорение инжектируемых электронов в катодном слое магнетронного разряда и увеличение энергетической эффективности разрядной системы. Исследован масс-зарядовый состав ионов генерируемой плазмы при снижении рабочего давления вплоть до предельно низкого уровня 0,2 мТорр. Получены условия обеспечения высокой доли ионов материала мишени в генерируемой плазме, в том числе в диапазоне низких значений рабочего давления, где стандартный магнетронный разряд характеризуется увеличением доли ионов рабочего газа и переходит в высоковольтную слаботочную форму.

Описана конструкция и принцип работы импульсного источника протонов на основе отражательного разряда типа Пеннинга с холодным полым катодом. Газоразрядные системы с полым катодом, имеющие малую входную апертуру, обеспечивают формирование неоднородной плазмы с повышенной плотностью на оси разрядной камеры и в области эмиссионного электрода и при этом отличаются относительно низким напряжением горения. Такая разрядная система в полной мере отвечает требованиям, предъявляемым к генераторам плазмы для источников пучков заряженных частиц с высокой плотностью тока. Приведены результаты исследований по влиянию ключевых параметров разрядной системы: давления рабочего газа, магнитной индукции, геометрии полого катода на разрядные и эмиссионные характеристики

Приведены экспериментальные результаты измерения параметров пленок оксида алюминия, осажденных электронно-лучевым испарением алюминия в кислороде при разных температурах подложки. Показано, что характер влияния температуры определяется соотношением давления кислорода и скорости осаждения пленки.

Приведены экспериментальные результаты измерения скорости травления внутрен-ней стенки металлической трубки при наличии в трубке разряда, поддерживаемого инжектируемым электронным пучком. При токах разряда 50–200 мА скорость трав-ления повышается в интервале 10–30 нм/мин.