Источник ионов жидкого металла ( LMIS ) - это источник ионов, в котором используется металл, который нагревается до жидкого состояния и используется для формирования электроспрея для образования ионов . [1] [2] Конус Тейлора с электрораспылением формируется путем приложения сильного электрического поля, а ионы образуются в результате полевого испарения на остром конце конуса, который имеет высокое электрическое поле. Ионы из LMIS используются в ионной имплантации и в приборах с фокусированным ионным пучком . Обычно галлий предпочтителен из-за его низкой температуры плавления, низкогодавление пара , его относительно инертная природа и потому, что ион галлия достаточно тяжелый для ионного измельчения .
Разработка
Технология LMIS возникла при разработке двигательных систем космических кораблей с коллоидными двигателями . Исследования, начатые в начале 1960-х годов, показали, что жидкий металл может генерировать большое количество ионов. К началу 1970-х эти результаты привели к разработке ионных микрозондов LMIS. Первоначально при развитии этой техники жидкий металл подавался по капиллярной трубке. Этот метод может быть трудно контролировать при низких токах эмиссии. Техника LMIS «тупой иглой» была открыта случайно в начале 1970-х годов. Для этого метода позволяют тонкой пленке жидкого металла течь к вершине острой иглы. [3]
Сфокусированный ионный пучок
В большинстве приборов с фокусированными ионными пучками используются источники жидкометаллических ионов (LMIS), часто с галлием. В LMIS галлия металлический галлий контактирует с вольфрамовой иглой, нагретый галлий смачивает вольфрам и течет к кончику иглы, где противодействующие силы поверхностного натяжения и электрического поля создают конус Тейлора в форме острия. Радиус вершины этого конуса составляет ~ 2 нм. Электрическое поле у этого небольшого наконечника обычно превышает 1 · 10 8 В / см и вызывает ионизацию и автоэлектронную эмиссию атомов галлия. Затем ионы ускоряются до энергии 1–50 кэВ и фокусируются на образец с помощью электростатических линз . LMIS создает пучок ионов с высокой плотностью тока с небольшим разбросом энергии и может подавать ток в десятки наноампер на образец с размером пятна в несколько нанометров.
Рекомендации
- Перейти ↑ Swanson, LW (1983). «Источники жидких ионов металлов: механизм и применение». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . 218 (1–3): 347–353. DOI : 10.1016 / 0167-5087 (83) 91005-0 . ISSN 0167-5087 .
- ^ Clampitt, R. (1981). "Достижения в области источников ионов расплавленного металла". Ядерные приборы и методы в физических исследованиях . 189 (1): 111–116. DOI : 10.1016 / 0029-554X (81) 90132-4 . ISSN 0167-5087 .
- ^ Джон Орлофф (24 октября 2008 г.). Справочник по оптике заряженных частиц, второе издание . CRC Press. п. 32. ISBN 978-1-4200-4555-0.