,
(7.1.12)
где Ib - ток пучка. Это может сделать работу источника в режиме с повышенным напуском газа экономически невыгодной несмотря на высокую энергетическую эффективность.
Поиск экономически наиболее выгодного режима работы источника также вполне может быть проведен на основе разработанной модели. Считая, что основные затраты на обеспечение работы источника связаны с потреблением электроэнергии в его газоразрядной системе и расходом газа введем величину С, характеризующую стоимость одного ампер-часа работы источника
С=
(7.1.13)
где Се - стоимость одного киловатт-часа электроэнергии (здесь имеется в виду, что энергетическая эффективность в приведенном соотношении измеряется, как это обычно принято, в А/кВт), Сg - стоимость одного кубометра газа (соответственно напуск должен измеряться в м3атм/час). При известных ценах на электроэнергию и рабочий газ, а также при известной связи между давлением в газоразрядной камере и напуском газа для различных значений a (т.е практически для различных значений суммарной площади эмиссионных отверстий) анализ записанного выражения на минимум не представляет особых затруднений и вполне может быть проведен для любой конкретной технологической установки.
7.2 Влияние потенциала эмиттерного электрода
на ионную эмиссию из плазмы
В настоящем разделе будет проведен сравнительный анализ функционирования ионно - оптических систем в источниках на основе тлеющих и дуговых разрядов. Как было показано ранее, в источниках на основе тлеющего разряда с полым катодом в магнитном поле вполне возможна и более легко осуществима генерация плотной однородной плазмы, что благоприятствует получению пучков большого сечения. Однако для получения сильноточного пучка необходимо также обеспечить условия для оптимальной эмиссии ионов из плазмы и формирования пучка в ускоряющей системе. При разработке ионно - оптических систем, предназначенных для получения пучков большого сечения (~1000 cм2), становится затруднительным обеспечение увеличения плотности тока пучка путем применения таких известных способов как уменьшение толщины электродов, межэлектродного расстояния и диаметра отверстий. Наоборот, все характерные размеры приходится увеличивать, чтобы обеспечить постоянство формы электродов и межэлектродных промежутков, а также чтобы обеспечить юстировку отверстий. В связи с этим представляется актуальным изучение вопроса о предельных плотностях тока пучка, получение которых возможно при использовании крупномасштабных ионно-оптических систем.
Тлеющие разряды по сравнению с дуговыми характеризуются более высоким напряжением горения разряда ~ нескольких сотен вольт, которое для рассматриваемых разрядов практически целиком сосредотачивается в катодном слое. Длина катодного слоя обычно мала по сравнению с размерами газоразрядной камеры, но ею нельзя пренебречь по сравнению с характерными размерами отверстий в ионно-оптической системе. Таким образом, если эмиттерный электрод имеет потенциал катода тлеющего разряда, то наличие катодного слоя может существенно повлиять на режим работы ионно - оптической системы по сравнению со случаем дугового разряда, когда эмиттерный электрод находится, как правило, под плавающим потенциалом или потенциалом катода дугового разряда, составляющим несколько десятков вольт относительно плазмы. Далее будет проведен сравнительный анализ ситуации в этих газоразрядных системах для двух случаев: 1 - формирование пучков с энергией несколько десятков кэВ, применяемых обычно для ионной имплантации; 2 - формирование низкоэнергетичных (~ 1 кэв) пучков, чаще всего используемых для очистки поверхностей.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.