Введение
Глава 1. Генерирование ионных пучков на основе разрядов низкого давления с холодными катодами 12
1.1. Вакуумный дуговой разряд в источниках ионов металлов 14
1.1.1. Методы получения пучков ионов металла в источниках на основе вакуумного дугового разряда 15
1.1.2. Распределение ионов плазмы вакуумного дугового разряда по зарядам и скоростям 24
1.1.3. Влияние магнитного поля и давления газа на параметры плазмы в вакуумных дуговых ионных источниках 32
1.2. Тлеющий разряд с полым катодом для генерации пучков ионов газов 35
1.2.1. Физические особенности процессов генерации плазмы 36
1.2.2. Сильноточный тлеющий разряд с полым катодом в источниках заряженных частиц 42
1.3. Источники ионов на основе разрядов низкого давления 46
1.3.1. Источники ионов на основе дугового разряда с катодным пятном 46
1.3.2. Источники заряженных частиц на основе разряда с полым катодом 52
1.4. Выводы и постановка задач исследований 60
Глава 2. Экспериментальные установки и методы исследований разрядов низкого давления с холодными катодами 65
2.1. Методика исследований параметров плазмы разрядов 65
2.1.1. Особенность зондовой методики измерения параметров плазмы 66
2.1.2. Исследование масс-зарядового состава плазмы 70
2.2. Тлеющий разряд с внешней инжекцией электронов в катодную полость 75
2.2.1. Газоразрядная система с внешней инжекцией электронов 75
2.2.2. Особенности инжекции электронов в плазму разряда 81
2.2.3. Влияние конфигурации электродов на разряд и параметры плазмы 86
2.3. Вакуумный дуговой разряд 91
2.3.1. Генерация плазмы в разрядных системах на основе вакуумной дуги... 92
2.3.2. Эмиссионный метод исследования параметров плазмы вакуумного дугового разряда 101
2.4. Выводы 104
Глава 3. Исследования направленных скоростей ионов металлов плазмы вакуумного дугового разряда эмиссионными методами 107
3.1. Исследование влияния заряда ионов на их направленную скорость в плазме 108
3.1.1. Направленные скорости ионов в условиях низкого давления газа.. 108
3.1.2. Скорости ионов при повышенном давлении газа 118
3.2. Исследование направленных скоростей ионов для различных материалов катодов 122
3.2.1. Влияние напряжения горения вакуумной дуги на направленную скорость ионов 123
3.2.2. Скорости ионов различных материалов катодов 131
3.3. Анализ результатов экспериментов и их сравнение
С существующими моделями ускорения ионов 135
3.4. Выводы 141
Глава 4. Генерация многозарядных ионов металлов в плазме вакуумной дуги 143
4.1. Генерация многозарядных ионов в вакуумной дуге с сильным магнитным полем 144
4.2. Генерация многозарядных ионов при нестационарных процессах ионизации в плазме вакуумной дуги 153
4.2.1. Особенности разрядных устройств для исследования зарядового распределения в условиях нестационарных процессов 154
4.2.2. Увеличение зарядности ионов при приложении дополнительного импульса тока вакуумной дуги 155
4.2.3. Зарядовое распределение ионов при сочетании дополнительных импульсов тока с внешним магнитным полем 161
4.2.4. Исследование влияния повторяющихся «скачков» тока на зарядовое распределение ионов металла 165
4.3. Использование электронного пучка для многократной ионизации в вакуумной дуге 170
4.4. Выводы 176
Глава 5. Генерация ионов газа в вакуумном дуговом разряде 178
5.1. Исследование процессов в плазме вакуумного дугового разряда,
Приводящих к появлению ионов газовых примесей 179
5.1.1. Влияние давления газа на масс-зарядовое распределение ионов в плазме дугового разряда 179
5.1.2. Влияние состояния поверхности электродов на появление ионов примесей 190
5.2. Генерация широкоапертурных пучков ионов газа и металла с регулируемым соотношением компонентов 203
5.2.1. Исследование генерации ионов в разрядной системе на основе двух независимых дуговых разрядов 204
5.2.2. Генерирование пучков ионов газа и металла
На основе вакуумного дугового разряда в магнитном поле 211
5.3. Инициирование вакуумного дугового разряда газоразрядной плазмой 214
5.4. Выводы 220
Глава 6. Влияние внешней инжекции электронов на параметры разряда с полым катодом и его ионно-эмиссионные свойства 223
6.1. Влияние инжекции электронов на параметры тлеющего разряда с полым катодом 224
6.1.1. Инициирование разряда 225
6.1.2. Область рабочих давлений разряда 227
6.1.3. Напряжение горения разряда 230
6.1.4. Влияние инжекции электронов на параметры разряда в условиях отбора ионов из плазмы 233
6.1.5. Масс-зарядовый состав ионного пучка 236
6.2. Предельные параметры разрядной системы с полым катодом 240
6.3. Формирование и транспортировка пучков ионов при низком давлении газа 244
6.3.1. Особенности использования различных ускоряющих систем для формирования пучков ионов 244
6.3.2. Особенности транспортировки ионного пучка 247
6.4. Выводы 253
Глава 7. Источники широкоапертурных ионных пучков и их применения 255
7.1. Источники ионов на основе вакуумной дуги 255
7.1.1. Источник ионов на основе вакуумной дуги, инициируемой пеннинговским разрядом в сильном магнитном поле 255
7.1.2. Модернизация вакуумных дуговых ионных источников ranamewa... 259
7.1.3. Модернизация ионного источника "титан" 265
7.1.4. Поперечное извлечение ионного пучка из плазмы вакуумной дуги 276
7.2. Ионный источник на основе тлеющего разряда с полым катодом и внешней инжекцией электронов 280
7.3. Некоторые применения ионных источников 296
7.3.1. Применение пучков ионов газов и металлов, генерируемых источниками на основе вакуумного дугового разряда 296
7.3.2. Применение устройств на основе тлеющего разряда с полым катодом и внешней инжекцией электронов 304
7.3.3. Исследование вторичной ионно-электронной эмиссии ионов металлов 306
7.4. Выводы 310
Заключение 313
Литература
