Публикации автора

Представлены результаты численного анализа и экспериментальных исследований по формированию форвакуумным плазменным источником электронов непрерывного ленточного пучка. Определена оптимальная геометрия электродов ускоряющей системы электронного источника, обеспечившая формирование слаборасходящегося ленточного электронного пучка в отсутствие продольного магнитного поля и специальной фокусирующей системы. Результаты численного моделирования подтверждаются данными эксперимента.

Показана возможность получения ионов бора в плазме, создаваемой электронным пучком форвакуумного плазменного источника. Генерация ионов бора осуществлялась в результате электронно-лучевого испарении бора с последующей ионизацией атомов бора этим же пучком ускоренных электронов. Приведены результаты измерения состава пучковой плазмы, полученные с применением модифицированного квадрупольного масс-спектрометра RGA–100. Масс-спектры ионов плазмы при испарении бора демонстрируют появление однозарядных ионов бора, доля которых росла с увеличением плотности мощности пучка. Элементный состав покрытия, осажденного на титановую подложку, показывает присутствие доли атомов бора порядка 30—35 % ат. Постоянство элементного состава покрытия по его толщине свидетельствует о стабильности и равномерности процесса его нанесения. Фотография поверхности титанового образца с осажденным покрытием демонстрирует наличие гладкого сплошного поликристаллического слоя с плоской поверхностью. Результаты свидетельствует об успешном применении форвакуумного электронного источника для испарения бора и осаждения однородного борсодержащего покрытия.

С использованием форвакуумного плазменного источника электронов осуществлен процесс электронно-лучевого испарения алюмооксидной керамики в диапазоне давлений 5—15 Па. При плотности мощности электронного пучка 103 Вт/см2 скорость испарения керамики составляла 4 г/ч. Полученные результаты открывают возможность эффективного нанесения керамических покрытий на основе электронно-пучковых методов.

Представлена конструкция и принцип работы модернизированного квадрупольного анализатора остаточной атмосферы. Модернизация анализатора заключалась в замене ионизатора устройства на извлекающий ионы узел. Учитывая особенности генерации пучковой плазмы и специфику форвакуумного диапазона давлений данная замена в сочетании с подачей на коллектор электронного пучка положительного относительно земли потенциала позволила проводить мониторинг масс-зарядового состава такой плазмы. Показаны результаты исследований масс-зарядового состава ионов пучковой плазмы различных газов, генерируемой непрерывным электронным пучком с током порядка 30 мА при давлении в области его распространения до 10 Па. Установлено, что в пучковой плазме генерируемой форвакуумным электронным источником наблюдаются только однократно ионизованные атомы напускаемых и остаточных газов независимо от энергии и тока электронного пучка.

Обзор посвящен анализу преимуществ и недостатков существующих реактивных методов осаждения пленок оксида титана. Особое внимание уделено традиционным методам – магнетронному распылению в атмосфере активных газов и вакуумно-дуговому осаждению, а также обсуждаются возможности реактивного электронно-лучевого испарения, в том числе альтернативного электронно-лучевого испарения титана в форвакууме (1–15 Па) в атмосфере кислорода с последующим осаждением паров на подложку. Показано, что к преимуществам электронно-лучевого испарения в форвакууме следует отнести простоту реализации и возможность получения стехиометрических пленок TiO2, причем при более высокой скорости осаждения и меньшем энергопотреблении.

Представлены результаты экспериментов по исследованию взаимодействия электронного пучка с поверхностью непроводящей мишени в форвакуумной области давлений (1–10 Па). Показано, что распределение потенциала существенно зависит от энергии пучка, давления газа и плотности тока электронного пучка на мишень. На основе численного моделирования анализируется эволюция распределения потенциала на поверхности мишени при изменении профиля распределения плотности тока пучковых электронов.

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 по исследованию масс-зарядового состава ионов пучковой плазмы, генерируемой при испарении твердотельной керамической мишени диоксида циркония частично стабилизированного оксидом иттрия в среде инертных и химически активного газов электронным пучком в форвакуумном диапазоне давлений. Мониторинг массзарядового состава ионов пучковой плазмы осуществлялся с использованием модернизированного масс-анализатора остаточной атмосферы RGA-300. Показано влияние состава рабочего газа на масс-спектры ионов материала испаряемой мишени.

В статье приведен обзор последних достижений в области генерации и исследования пучковой плазмы, получаемой при ионизации газа стационарным низкоэнергетичным пучком электронов в форвакуумном диапазоне давлений (1–100 Па). Представлены особенности взаимодействия стационарного электронного пучка c создаваемой им плазмой при его транспортировке в вакуумной камере большого объема, а также результаты исследования параметров плазмы, создаваемой при инжекции электронного пучка в сосуд с диэлектрическими стенками. Показано, что в зависимости от параметров электронного пучка, давления и рода газа возможно создание условий коллективного взаимодействия с зажиганием пучково-плазменного разряда, отличающегося повышенным значением концентрации и температуры плазменных электронов.

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.

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.

Приводятся результаты исследования влияния подслоя хрома на магнитные свойства (эффективную намагниченность насыщения) магнито-диэлектрических покрытий, состоящих из тонких (1,2–1,8 мкм) слоев магнитных металлов (никеля, железа) и алюмооксидной керамики, и получаемых при испарении мишеней электронным пучком в форвакуумном диапазоне (5–8 Па) давлений гелия. Обнаружено, что добавление подслоя хрома ухудшает магнитные свойства пленок, поэтому синтез магнито-диэлектрических покрытий в описанных условиях целесообразно осуществлять без такого подслоя.