Финальный тест. Ответы в одном PDF, страница 3

Суть явления состоитв туннелировании электронов сквозь потенциальный барьер вблизи поверхноститела.Фотоэлектронной эмиссией называется испускание электронов веществом поддействием электромагнитных излучений.Вторичная электронная эмиссия — испускание электронов поверхностьюметаллов, полупроводников или диэлектриков при бомбардировке их пучкомэлектронов.Ио́нно-электро́нная эми́ссия —явление испускания электронов споверхности твёрдого тела при его бомбардировке ионами.Взрывная электронная эмиссия — электронная эмиссия споверхности металла при его переходе из твёрдой фазы в газообразную врезультате локальных взрывов микроскопических областей эмиттера. Этоединственный вид электронной эмиссии, позволяющий получать плотностьтока величиной 109 А/см2, и потоки электронов мощностью — 1013 Вт.Типы катодов:-горячий катод-холодный катод-полый катодВ источниках ионов с горячим катодом(Кауфмана) в качестве источникаэлектронов используются катоды прямого накала или с косвенным подогревом.Основным достоинством таких источников является возможность получениявысокоинтенсивных пучков ионов, а главным недостатком – быстрое разрушениетермокатода при использовании химически активных рабочих газов.Автономные источники ионов с холодным катодом и разрядом Пеннингаобладают высокой эффективностью ионизации (до 10 в 14 степени ион/см3), срокслужбы катода превышает 1000 часов.

Недостатком является низкая сила токапучка ионов (до 100 мкА), большая пульсация тока и возможность использованиятолько газообразных рабочих веществ.19. Каким образом формируются ионные пучки, типы источников ионов?Формирование пучков ионов осуществляется с помощью источников ионов,которые состоят из разрядной (ионизационной) камеры, источника электронов(нагреваемого термокатода, холодного или полого катода), анода, магнитной системы (дляповышения эффективности ионизации), экстрагирующего электрода и электродапервичной фокусировки, системы подачи рабочего газа или пара. Ионные источникидолжны генерировать однородные высокоинтенсивные пучки со стабильными вовремени параметрами и многозарядные ионные пучки, обеспечивать предельнуюплотность ионного тока при максимально низких экстагирующих напряжениях,ионизировать газообразные (Ar, N2, O2, BF3, PCl3, AsF3, AlCl3 и т.п.) и твердые (B, As, Sb,Al, Ti и т.п.) вещества, формировать ионный пучок заданного сечения, быть простыми вуправлении и обладать большим временем наработки на отказ катода и всего источника.Т.к.

обеспечить в одном источнике все перечисленные требования невозможно,применяют различные его типы, основными из которых являются автономные источникиионов с горячим, холодным или полым катодом, дуоплазмотроны, источники с ВЧ- иСВЧ-возбуждением, источники с поверхностной ионизацией и др.В источниках ионов с горячим катодом в качестве источника электроновиспользуются катоды прямого накала или с косвенным подогревом. Эти источникибывают с экстракцией ионов вдоль оси разрядной камеры и коническим пучком илиперпендикулярно оси разрядной камеры через отверстие прямоугольной формы и пучкомионов в виде узкой ленты.

Основным достоинством таких источников являетсявозможность получения высокоинтенсивных пучков ионов, а главным недостатком –быстрое разрушение термокатода при использовании химически активных рабочих газов.Автономные источники ионов с холодным катодом и разрядом Пеннинга содержатцилиндрический кольцевой анод, размещенный между параллельно расположеннымикатодом и антикатодом. Ионы вытягиваются из плазмы самостоятельного газовогоразряда через отверстие в антикатоде и ускоряются системой экстракции. Благодаряналичию соленоида источник обладает высокой эффективностью ионизации (до 1014ион/см3), срок службы катода превышает 1000 часов. Недостатком такой конструкцииявляется низкая сила тока пучка ионов (до 100 мкА), большая пульсация тока ивозможность использования только газообразных рабочих веществ.Типовой жидкометаллический источник ионов состоит из двух электродов: острияанода и заземленного экстрактора, между которыми приложено напряжение порядка 4 –10 кВ.

Острие выполнено в виде тонкой вольфрамовой трубки с капиллярным отверстиемдиаметром 50 мкм, через которое поступает жидкий металл. При давлении внутри иглыпорядка 1 МПа и наличии электрического поля высокой напряженности (порядка 1010В/м) на конце капилляра образуется выступ жидкого металла в виде конуса, с вершиныкоторого эмиттируется расходящийся пучок положительных ионов.20. Каким образом формируются атомарные и молекулярные пучки?МОЛЕКУЛЯРНЫЕ И АТОМНЫЕ ПУЧКИ - направленные потоки молекул илиатомов, движущихся в вакууме практически без столкновений друг с другом и смолекулами остаточных газов.Основными способами формирования атомарных и молекулярных пучков являются:термическое и дуговое испарение, испарение взрывом, ионное распыление, а также,получение ионных пучков из газовой фазы с последующей нейтрализацией.С помощью испарения можно формировать потоки атомов и молекул металлов, сплавов,полупроводников и диэлектриков с энергией E=kT.Ионное распыление материала имеет место при взаимодействии («бомбардировке»)ускоренных до 0,5 – 5 кэВ ионов с веществом, находящемся в твердом или жидкомсостоянии.

Сущность метода заключается в механическом выбивании атомов или молекулматериала мишени путем передачи им кинетической энергии ускоренных ионовинертного газа. Энергия выбитых частиц 3-5 эВ.Поток атомов или молекул, сформированный из газовой фазы, характеризуетсянебольшой энергией (Eг=kTг = 0,1 – 0,2 эВ, где Tг - температура газа, К) и гибкимрегулированием интенсивности Nг или Vг с помощью изменения давления газа pг вшироком диапазоне – от 1Е-5 до 1Е5 Па:Атомарные пучки с энергией 1 - 10 кэВ получают с помощью ионно-оптических систем,снабженных устройством компенсации заряда пучка ионов.

Нейтрализацией ионногопучка можно сформировать высокоэнергетические потоки атомов или молекулТлеющий разрядТПР.Г.РвакТисп21. Виды электронно-лучевой обработки материалов и области применения.3. Параметры электронных пучковВид электронно-лучевой ЭнергияДиаметрПлотностьпучка dл, мм мощностиобработкиэлектронов Ee,кэВpe, Вт/см2-5-2Нетермическое20 – 25010 - 1010-2 - 105воздействиеХимическоевоздействие20 – 500010 - 30010 - 3.103ПлавкаИспарение15 – 4010 – 4010 - 502 - 30103 - 1042.103 - 2.104СваркаРезание15 – 17520 – 15010-1 - 65.10-3 - 10-18.104 -107105 - 1010Физические эффекты в объеме твердого тела, возникающие в результате проникновенияэлектронного пучка вглубь материала, делятся нанетермические и термические. К первымотносятся ионизация атомов мишени, возбуждение фононных колебаний, образованиедислокаций и радиационных дефектов, активация химических реакций и увеличениепроводимости полупроводников и диэлектриков; ко вторым - плавка, испарение, сварка иразмерная обработка (прошивка отверстий, пазов, профилирование и т.п.).Из нетермических эффектов наибольшее применение нашло изменение структуры исвойств материала электронорезиста при облучении его остросфокусированным электроннымпучком с энергией 20 – 30 кэВ.

В электронно-лучевой литографии в качестве резистаиспользуются органические материалы, которые при взаимодействии с ускореннымиэлектронами либо полимеризуются (образуются более крупные молекулы), либо в нихпроисходит деструкция материала (распадение на более мелкие молекулы).Применение:•••••Электронно-лучевая сварка в вакууме;Нанесение тонких пленок;Резание;Плавка.Использование в электронных микроскопах(возможно не стоит писать, т.к.

это неотносится к обработке изделия)Основные достоинства электронно-лучевой обработки:•••Универсальность (обработка, измерение);Экологическая чистота (высокий вакуум);Управляемость (энергия, фокусировка, модуляция, отклонение луча, малаяинерционность, высокая скорость обработки и локальность воздействия .22) От каких факторов зависит коэффициент ионного распыления материалов?Коэффициент распыления зависит от вида падающих ионов, их энергииугла падения, температуры, структуры и качества поверхности мишени.23. Состав газоразрядной плазмы. От каких факторов зависит потенциалзажигания газового разряда?Формирование газоразрядной плазмы и ее взаимодействие с материаламиГазоразрядная плазма , состоящая из электронов, ионов и электрически нейтральных атомов,молекул и радикалов, генерирующая различные виды излучений, также может служитьинструментом для обработки материалов.КатодАнодdТемное катодноепространствоEe < E иониз.hПрикатодноесвечениеe + MX → M• + X−e + M → M* + e = M + hν + ee + M → M+ + 2ee + X− → X•M• + X• → MXПлазма(отрицательное свечение)_Темное фарадеевопространствоEe < Eиониз._ne≈ ni; kTe =2 эВ; kTi=4.10-3 эВпри w=1 Вт/см2 и p=100 Паni=1010 ион/см3, na=2.1016 атом/см3, ki =5.10-7ПоложительноесвечениеРис.10 Низкотемпературная газоразрядная плазмаНапряжение зажигания самостоятельного газового разряда Uз зависит от рода газа ипроизведения давления p на расстояние между электродами d.

Эта зависимость иллюстрируетсякривымиПашенаUз, ВCO2ВоздухH2104103NeAr10210-1100101102p.d, Па.мРис.13 Зависимость потенциала зажигания газового разряда Uз отp.d для различных газов (Кривые Пашена)24. Траектория движения электронов в скрещенных электрическом имагнитном полях.(нарисовать надо 2 рисунок, а 3 (магнетрон) для примера)25. Траектория движения электронов в параллельныхэлектрическом и магнитном полях.В параллельных электрическом и магнитном полях частица движется повинтовой линии с непрерывно возрастающим шагом.