Brevet FR2386127A1 — publié le 19781027

La présente invention concerne les dispositifs destinés i produire un faisceau d'ions, et notamment les sources d'ions produisant des faisceaux d'ions intenses et symétriques axialement. La présente invention convient particulièrement pour obtenir des couches minces en différents matériaux par pulvérisation ionique, ainsi que pour nettoyer des surfaces par traitement ionique. la présente invention peut également entre utilisée pour inJecter des particules chargées et pour d'autres objectifs encore. On connaet actuellement une source dtions comportant un corps cylindrique creux, dont une face de bout est pleine alors que l'autre face de bout est munie d'un trou. le corps renferme une barre placée coaxialement au corps et fixée par l'une de ses extrémités sur la face de bout pleine. La seconde extrémité de la -barre est introduite dans le trou pratiqué dans l'autre face de bout de façon qu'il existe entre la surface latérale de la barre et la paroi du trou une fente annulaire pour la sortie des ions. Le corps et la barre sont fabriqués en un matériau magnétique doux. Sur la barre est calée une bobine d'électro-aimant de façon que, grâce au champ magnétique induit par la bobine* l'extrémité libre de la barre et la paroi du trou pratiqué dans la face de bout soient de polarités opposées, c'est-à-dire que dans la- fente annulaire soit engendré un champ magnétique dirigé radialement. À l'intérieur du corps, à proximité de la face de bout percée, se trouve une électrode annulaire qui est coaxiale à la barre, la face de bout de cette électrode étant en regard de la fente annulaire. À la source d'ions est appliquée une tension de façon que le corps constitue, en association avec la barre, une cathode et ltelectrode en anneau fait office d'anode. Une substance à partir de laquelle se forment les ions, par exemple du gaz argon, est injectée à l'-intirieur du corps. Lors de l'application à la source d'une tension pouvant atteindre 10 kV, il se produit, entre la cathode et l'anode, une décharge à froid, et les ions formés se propagent vers la cathode sous l'action du champ magnétique et s'échappent à travers la fente annulaire. La source susmentionnée permet d'obtenir, pour une pression de 10 à å 10-5 mm ag et pour une tension allant jusqu'à 10 kV, un flux d'ions correspondant à un courant pouvant aller jusqu'à 10 d. L'inconvénient essentiel de cette source connue réside dans une grande dispersion énergétique des ions (en pratique de O à la valeur de la tension appliquée), ce qui rend plus difficile la formation, la commande et le transfert des ions vers la surface à traiter d'un objet. La dispersion énergétique est due au fait que l'ionisation du gaz se produit dans une mesure à peu près égale à tout endroit de l'espace accélérateur (espace compris entre la cathode et l'anode), et les ions acquièrent une énergie correspondant à la différence entre les potentiels disponibles à l'endroit de formation des ions et à la cathode. La direction de la fuite des ions de l'accélérateur est aussi définie par l'endroit de formation des ions, ce qui amène une divergence notable du faisceau d'ions. On connatt encore une autre source d'ions comprenant un cylindre creux, dont une face de bout est pleine alors que dans 1 l'autre face de bout est pratiqué un trou. Le corps abrite une culasse en forme de cylindre creux, cette culasse étant rigidement fixée par l'une de ses extrémités sur la face de bout pleine et coaxiale au corps. A l'autre extrémité de la culasse est fixé un disque disposé dans le trou, dans le plan de la face de bout, de façon qu'entre la surface latérale de celui-ci et la paroi du trou subsiste une fente annulaire. Le corps renferme deux bobines d'un électroaimant : une bobine embrasse la culasse, la seconde est fixée sur la surface latérale du corps à l'intérieur de ce dernier. Le corps, la culasse et le disque-sont exécutés en un matériau magnétique doux. À l'intérieur du corps et à prowlmité de la face de bout pleine, en regard de la fente annulaire, une cathode en anneau, est disposée aoaxialement au cours. la cathode est entourée d'un écran en un matériau magnétique doux qui est fixé sur la face de bout pleine. Dans l'écran est pratiquéeune fente en anneau pour la sortie des électrons, cette fente étant en regard de la première fente formée par la surface latérale du disque et la paroi du trou dans la face de bout. Une bobine de l'électro-aimant est fixée sur la surface latérale du corps ; cette bobine crée un champ magnétique couvrant la face de bout perforée, la surface latérale du corps une partie de la face de bout pleine et une partie de l'écran de la cathode et elle induit un champ magnétique axial dans l'espace compris entre l'écran de la cathode et le bord du trou de la face de bout perforée. Une autre bobine de ltélectro-aimant est fixée sur la barre ; cette bobine crée un champ magnétique couvrant le disque, la barre, une partie de la face de bout pleine et une partie de l'écran de la cathode, et elle induit un champ magnétique axial dans l'espace compris entre l'écran de la cathode et le bord du disque. Le champ magnétique produit par ces deux bobines est tel que les lignes de force magnétiques quittent la face de bout perforée et le disque de la culasse et pénètrent dans l'écran de la cathode. Entre la face de bout perforée et l'écran de la cathode est placée axialement au corps une anode plane annulaire munie d'une fente en'anneau,cette fente étant en regard de la fente délimitée par le trou de la face de bout perforée et le disque. A l'extérieur du corps, du côté de la face de bout perforée, est disposée une électrode accélératrice. Celle-ci est en forme de disque réalisé en un matériau amagnétique, ayant une fente annulaire coaxiale au corps disposée vis-aevis de la fente formée par le trou de la face de bout perforée et le disque. En aval de l'électrode accélératrice en suivant le sens de propagation du flux d'ions formé, est située une électrode de ralentissement. Celle-ci est analogue à l'électrode accélératrice, et elle possède une fente annulaire disposée en regard de la fente de l'électrode accélératrice. À l'intérieur du corps est injectée une substance de travail à partir de laquelle sont formés les ions, par exemple du gaz argon. Le principe de fonctionnement de la source est le suivant. Les électrons émis par la surface de la cathode réchauffée entrent, en se propageant, en collision avec les molécules de la substance de travail et ionisent celle-ci. Il surgit une décharge entre la cathode et l'anode. Le plasma formé diffuse le long du champ magnétique induit par les deux bobines vers la fente annulaire délimitée par le trou,la la face de bout perforée et le disque. Lors de l'application d'une tension suffisamment élevée entre le corps et l'électrode accélératrice, les ions se trouvent prélevés à la limite du plasma et accélérés, puis ralentis jusqu'à l'énergie exigée et sont concentrés en un faisceau sous l'action de la tension appliquée entre les électrodes accélératrice et de ralentissement. La limite du plasma est fonction de la tension appliquée entre le corps et l'électrode accélératrice. La densité du courant à prélever est fonction de la tension appliquée et de l'espacement 1 entre la limite du plasma et l'électrode accélératrice. En outre, la densité du courant passant à travers le trou dans l'électrode accélératrice est limitée par la charge volumique propre du faisceau lui-m8me dont l'action perturbe le faisceau d'ions, ce qui rend plus difficile la formation des faisceaux d'ions de grande intensité et constitue un inconvénient essentiel de la source d'ions ci-dessus décrite. De plus, le prélèvement et la mise en forme du faisceau d'ions se font à l'aide d'un système multiélectrode, ce qui provoque une perte de courant ionique sur les électrodes. On peut citer encore d'autres inconvénients : complexité de la construction, grand encombrement et masse élevée complexité d'utilisation (difficultés d'ajustage, grande quantité de sources d'alimentation). On connatt également une source d'ions comportant un corps cylindrique creux fermé d'un côté par une face de bout plane. À l'intérieur du corps cylindrique creux et coaxialement à celui-ci est fixé sur la face de bout, par l'une de ses extrémités, un cylindre intérieur creux. Le cylindre intérieur et le corps sont situés de façon que les extrémités opposées à la face de bout se trouvent dans un même plan. Sur ces extrémités du corps et du cylindre intérieur sont fixées deux bagues planes constituant une anti-cathode. Les bagues sont placées dans un même plan, et. sont concentriques et coaxiales au corps de façon qu'une fente délimitée par les bagues se trouve dans un espacement entre le corps et le cylindre intérieur.Cet espacement fait fonction de chambre à décharge, alors que la fente sert à recueillir les ions sur le plasma formé dans la chambre à décharge. Dans la chambre à décharge, près de la face de bout plane et en regard de la fente constituée par les bagues, est située une cathode annulaire de part et d'autre de laquelle sont disposés deux cylindres concentriques et coaxiaux au corps qui constituent une anode. À l'extérieur de la chambre à décharge, du côté de l'anticathode, deux bagues parallèles au plan de l'anti-cathode sont fixés par l'intermédiaire d'isolateurs cylindriques creux sur les extrémités du corps et du cylindre intérieur portant les deux bagues de l'anti-cathode ; ces deux bagues constituent une électrode accélératrice possédant une fente annulaire disposée en regard de la fente de l'anti-cathode. La substance de travail, par exemple du gaz argon, est injecté à l'intérieur de la chambre à décharge. La source d'ions se place dans le champ magnétique de façon que les lignes de force magnétiques suivent l'axe du corps. Les électrons qui quittent la surface de la cathode chauffée, avant d'atteindre l'anode, ionisent en se propageant la substance de travail (argon). Il se produit une décharge dans la chambre à décharge ; plasma formé se propage par suite de la diffusion le long des lignes de force dans le champ magnétique vers l'anticathode. En appliquant la tension exigée entre l'anti-cathode et 1* électrode accélératrice, les ions de la substance de travail sont prélevés de la surface du plasma à travers la fente annulaire de l'anti-cathode, accélérés et regroupés sous forme d'un faisceau. Les ions tombent alors en partie sur l'électrode accélératrice et font se dégager des électrons secondaires qui sont accélérés à la rencontre du flux d'ions, bombardent la surface de la chambre à décharge, de la cathode et de l'anode, en chauffant et détruisant celles-ci. Àu cours du passage du faisceau d'ions dans le gaz résiduel, le gaz se trouve ionisé, et les électrons résultants, de même que les électrons secondaires, atteignent sans difficultés la surface de la chambre à décharge et les éléments de cette dernière, en les chauffant et en les détruisant, ce qui constitue un inconvénient essentiel de cette source connue.Un autre inconvénient réside dans le fait que la densité du courant à prélever sur la limite du plasma est fonction de la tension appliquée et de l'espacement entre la limite du plasma et l'électrode accélératrice, alors que la limite du plasma est fonction de la tension appliquée. En outre, la densité du courant traversant le trou de l'électrode accélératrice est limitée par la charge volumique propre du faisceau. L'action de la charge volumique propre se manifeste en ce que le faisceau d'ions se trouve perturbé, rendant plus difficile l'obtention des faisceaux d'ions mis en forme de grande intensité. On connatt encore une autre source d'ions comportant un corps cylindrique creux, dont une des faces de bout est pleine, et dont l'autre face de bout est munie d'un trou rond. A l'intérieur du corps une barre coaxiale au corps est fidée par une de ses extrémités sur la face de bout pleine. La seconde extrémité de la barre est introduite dans le trou de la face de bout de façon à constituer une fente en anneau pour la sortie des ions entre la surface latérale de la barre et la paroi du trou de la face de bout perforée. Le corps et la barre sont fabriqués en un matériau magnétique doux. À l'intérieur du corps sur sa surface latérale est fixée la bobine d'un électro-aimant-de façon que, grace au champ induit par la bobine, -l'extrémité libre de la barre et la paroi du trou soient de polarités magnétiques opposées, c'est-à-dire qu'il surgisse dans la fente en anneau un champ magnétique radial. A l'intérieur du corps, autour de la barre et coaxialement à celle-ci, est située une anode cylindrique creuse. À l'extérieur du corps du côté de la face de bout perforée et axialement au corps est située une cathode en anneau. En aval de la cathode suivant la propagation du faisceau d'ions est située une électrode accélératrice. Celle-ci se présente sous forme d'un disque perforé, le trou étant coaxial au corps et en regard du trou pratiqué dans la face de bout. A l'intérieur du corps est injectée une substance de travail, par exemple du gaz argon. Le principe de fonctionnement de la source est le suivant. Les électrons qui ont quitté la surface de la cathode chauffée se propagent le long des lignes de force du champ électrique à l'intérieur du corps en direction de l'anode. L' ionisation du gaz se produit à l'intérieur du corps. Le plasma formé remplit le volume intérieur du corps. Lors de l'application d'une haute tension pouvant aller jusqu'à 10 kV entre le corps et l'électrode accélératrice, des ions sont prélevds, accélérés et rassemblés au faisceau. La source d'ions décrite ci-dessus présente une série d'inconvénients. D'intensité du faisceau d'ions produit par cette source d'ions n1 est pas grande car la charge volumique propre du faisceau d'ions rend plus difficile le prélèvement des ions sur la surface et ne permet pas d'augmenter la densité du courant ionique. La présence de la charge propre du faisceau d'ions complique la formation du faisceau d'ions, ce qui provoque une perte de courant ionique sur l'électrode accélératrice. Les électrons secondaires dus au bombardement de l'électrode accélératrice par les ions détruisent la face de bout perforée. L'électrode accélératrice se trouve directement dans la zone de formation du plasma, et donc toute sa surface subit un bombardement ionique intense, ce qui provoque un échauffement et une destruction de cette électrode accélératrice. La présente invention vise à remédier aux défauts précités propres aux sources d'ions existantes. On s'est posé le problème de -mettre en oeuvre une source d'ions dans laquelle une augmentation de l'intensité du faisceau d'ions s'obtiendrait gracie à la compensation de la charge volumique propre du faisceau d'ions au cours de la formation de ce dernier. Le problème posé est résolu selon l'invention par le fait qu'une source de faisceau d'ions creux comportant une cathode et une anode annulaire situées dans un corps cylindrique possédant des faces de bout dont l'une est munie d'un trou axial alors que l'autre est pleine, sur cette dernière étant fixée rigidement et coaxialement au corps par l'une de ses extrémités une barre portant par son autre extrémité un disque disposé dans le trou axial de la face de bout perforée et constituant avec la paroi latérale du trou une fente annulaire pour la sortie des ions, alors qu'à l'intérieur du corps et coaxialement à celui-ci est placée une bobine d'un électro-aimant, des moyens d'accélération des ions étant en outre prévus, se caractérise par le fait qu'on prévoit dans le corps cylindrique, électriquement isolé par rapport à celui-ci et coaxialement à celui-ci, un corps annulaire creux couvrant la cathode et l'anode annulaires, ce corps annulaire présentant une fente annulaire sur la face de bout orientée vers la fente annulaire de la face de bout du corps cylindrique, une cathode thermoélectronique étant disposée à l'extérieur du corps annulaire, coaxialement à celui-ci et à proximité de sa face de bout présentant ladite fente annulaire, le corps cylindrique et la barre avec disque étant fabriqués en un matériau magnétique doux alors que le corps annulaire est en un matériau magnétique. L'implantation à l'intérieur du corps cylindrique d'un corps annulaire couvrant la cathode et l'anode et la fabrication de ce dernier corps en un matériau magnétique permettent de constituer une chambre à décharge isolée et d'éléver le degré d'ionisation de la substance de travail, c'est-à-dire d'élever la concentration du plasma , ce qui amène un accroissement de la densité du courant ionique à prélever. La fabrication de la face de bout du corps cylindrique et de la barre avec disque en un matériau magnétique douc permet d'induire dans la zone de création et de mise en forme du faisceau d'ions un champ magnétique dont les lignes de force sont perpendiculaires à celles du champ électrique. Cela permet d'arriver à une dérive des électrons dans la zone de création et de mise en forme du faisceau, en formant ainsi un flux d'électrons qui compense la charge volumique propre du faisceau d'ions. La présence, devant la face de bout du corps cylindrique, de la cathode thermoélectronique permet de créer un flux d'électrons destiné à compenser la charge volumique propre du faisceau d'ions. En outre, la cathode thermoélectronique permet une neutralisation en courant du faisceau d'ions sur la cible. Il est avantageux que la section de la barre et la configuration des bords du trou dans la face de bout du corps cylindrique et du disque soient telles que les lignes de force du champ magnétique créé par la bobine de 1' électro-aimant entre les faces de bout perforées du corps cylindrique et du corps annulaire colncident avec les surfaces équipotentielles d'un champ électrique surgissant au cours de l'application d'une tension au corps annulaire. Le fait que la section de la barre et la configuration des bords des trous dans les corps cylindrique et annulaire soient telles que les lignes de force du champ magnétique corncident avec les surfaces équipotentielles du champ électrique permet d'assurer les conditions les plus favorables pour compenser la charge volumique propre du faisceau d'ions. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit d'un de ses modes de réalisation, donné à titre illustratif, mais nullement limitatif. Dans cette description, on se réfère aux dessins, sur lesquels - la figure 1représente schématiquement en coupe une source d'ions - la figure 2 représente la source d'ions de la figure vue suivant la flèche A - la figure 3 représente la source d'ions de la figure t vue suivant la flèche B ; et - les figures 4 et 5 représentent deux exemples différents de configuration des bords du trou dans le corps annulaire et des bords du trou dans la face de bout du corps cylindrique et du disque. La source de faisceau d1ions creux de l'invention comporte un corps cylindrique creux 1 (figures 1, 2, 3), une face de bout 2 pleine et une face de bout 3 perforée d'un trou. Il y a à l'intérieur du corps 1 une barre 4 coaxiale au corps cylindrique 1 et fixée par l'une de ses extrémités sur la face de bout pleine 2. L'extrémité libre de la barre 4 porte un disque 5 fixé qui est situé dans le même plan que la face de bout 3 perforée de telle façon qu'entre la surface latérale du disque 5 et la paroi du trou de la face de bout 3 subsiste une fente annulaire pour la sortie des ions. Le corps cylindrique 1, la barre 4 et le disque 5 sont fabriqués en un matériau magnétique doux, par exemple en acier contenant au maximum : 0,1 % de carbone, 0,2% de silicium, et 0,4 % de manganèse. À l'intérieur du corps 1 et coaxialement à celui-ci et à la surface latérale, on a fixé une bobine 6 d'un électroaimant de façon que, grâce à un champ magnétique induit par cette bobine, la surface latérale du disque 5 et la paroi du trou de la face de bout 3 soient de polarités magnétiques opposées, c'est-àdire qu'il règne un champ magnétique radial dans la fente annulaire entre les bords du trou de la face de bout 3 et du disque 5. La section de la barre est telle qu'en meme temps que le champ magnétique radial il règne entre les bords du trou de la face de bout 3 et le disque 5 à l'intérieur du corps cylindrique 1 un champ magnétique axial. ainsi, par exemple, pour une superficie de la section transversale de la barre 4 comprise entre 80 et 120 mm2 il règne, à l'intérieur du corps cylindrique I, un champ magnétique axial d'une intensité de 300 à 500 Oe, l'intensité du champ magnétique radial induit dans la fente annulaire étant alors de 1 000 à 1 500 Oe. A l'intérieur du corps cylindrique 1 et coaxialement à la barre 4, on a placé un corps annulaire 7 muni d'une fente annulaire dans une face de bout 8 en regard de la fente annulaire de la face de bout 3 du corps cylindrique t. Le corps annulaire 7 est en un matériau amagnétique, par exemple en cuivre ou en molybdène. Le corps annulaire 7 est électriquement isolé du corps cylindrique 1 et de la bobine 6 de l'électro-aimant À l'intérieur du corps annulaire 7, dans la zone d'un champ magnétique homogène créé par la bobine 6, à une distance à peu près égale des faces de bout du corps cylindrique 1 et coaxialement au corps cylindrique 1, est située une cathode annulaire 9, par exemple en fil de tungstène de 2 mm de diamètre.La cathode 9 est placée de telle façon que les lignes de force du champ magnétique axial induit dans la bobine 6 passent à travers la cathode 9 et la fente annulaire de la face de bout 8 du corps annulaire 7. A l'intérieur du corps annulaire 7, entre la cathode 9 et la face de bout 8 du corps annulaire 7 et coaxialement au corps cylindrique I, est disposée une anode annulaire 10. Celle-ci est située à proximité de la cathode 9 dans le but de réduire la valeur de la tension d'amorçage à appliquer entre la cathode 9 et l'anode 10 et la valeur de la tension d'entretien de la décharge. Afin de prolonger le trajet de propagation des électrons entre la cathode 9 et l'anode 10, et donc d'élever le degré d'ionisation de la substance de travail, le diamètre de l'anode 10 est choisi quelque peu plus grand que le diamètre extérieur de la cathode 9. A l'extérieur du corps cylindrique 1, devant la face de bout 3 perforée, on a placé une cathode theraoélectronique annulaire il coaxiale à ce corps. Celle-ci sert à former un faisceau d'électrons de rencontre compensant la charge volumique propre du faisceau d'ions dans la zone de formation de ce faisceau. Ainsi, la cathode thermoélectronique doit être capable d'émettre une quantité d'électrons suffisante, et pour cette raison elle est fabriquée en tout matériau convenant à ces objectifs, par exemple en tungstène ou en tantale. La cathode thermoélectronique Il est disposée à proximité de la face de bout 3 du corps cylindrique 1. L'espacement entre la cathode 11 et la face de bout 3 du corps cylindrique 1 est fonction de l'intensité du champ magnétique radial induit par la bobine 6 de l'électro-aimant au voisinage de la face de bout 3 du corps cylindrique 1. Cet espacement augmente alors avec l'intensité du champ magnétique. Dans le mode de réalisation que l'on est entrain de décrire, cet espacement est de 25 à 40 mm, l'intensit du champ magnétique radial étant de 1 000 à 1 500 Oe.Avec un tel espacement, on supprime l'action des champs de dispersion induits par la bobine 6 de ltélectro-aimant sur les électrons qui ont quitté la surface de la cathode thermoélectronique 11. Le diamètre de la cathode thermoélectronique est choisi de telle façon que le faisceau dolions le traversant ne le touchent pas ; sinon, la cathode thermoélectronique 11 subirait un bombardement ionique ce qui provoquerait son usure prématurée. En pratique le diamètre de la cathode thermoélectronique Il doit être supérieur de 5 à 15 mm à celui du trou dans la face de bout 3 du corps cylindrique 1. Le corps annulaire 7 est relié à une source de tension (non représentée sur la figure), et de ce fait, il existe un champ électrique entre la face de bout avec trou 3 du corps cylindrique 1 et le disque 5. Pour l'application de la haute tension à la source d'ions, la borne "+" étant reliée au corps annulaire 7 et la borne "-" étant reliée au corps cylindrique 1, la face de bout 3 perforée et le disque 5 constituent un moyen de prélèvement et d'accélération des ions formés dans le corps annulaire 7, c'est-à-dire une électrode accélératricé. La configuration de 11 électrode accélératrice et du corps annulaire 7 et la position relative de ceux-ci sont choisies de manière que les lignes de force du champ magnétique radial induit par la bobine 6 de l'élecrro-aimant cotncident avec les surfaces équipotentielles du champ électrique dans un espace (désigné "espace accélérateur") compris entre le corps annulaire 7 et l'électrode accélératrice. Ainsi, dans l'espace accélérateur sont engendrés un champ électrique et un champ magnétique qui sont mutuellement perpendiculaires.En variant la configuration et la position relative du corps annulaire 7 et de l'électrode accélératrice, on peut ou bien focaliser le faisceau d'ions en un spot de 5 à 20 mm de diamètre, ou bien l'orienter le long de l'axe de la source en forme d'un cylindre creux sur une distance allantà 600 mm et davantage, ou bien le défocaliser sur une vaste surface. La configuration optimale de l'électrode accélératrice et du corps annulaire 7 et la position relative de ceux-ci sont fonction de la valeur de la haute tension et peuvent être conformes aux représentations des figures 4 et 5. Pour une tension de 0,2 à 5 kV entre l'électrode accéléra trice (c'est-à-dire la face de bout 3 du corps cylindrique 1 et le disque 5) et le corps annulaire, la configuration des bords du trou de la face de bout 3 du corps cylindrique 1 et du disque 5, ainsi que la configuration des bords du trou du corps annulaire 7 sont conformes à celles représentées sur la figure 4. La valeur de l'espacement "h" entre le corps annulaire 7 et l'électrode accélératrice est alors comprise entre 1,0 et 2,5 mm. Pour une tension de 6 à 10 kV entre l'électrode accélératrice et le corps annulaire 7, la configuration des bords du trou de la face de bout 3 du corps cylindrique I et du disque 5, ainsi que celle des bords du trou du corps annulaire 7 sont conformes à celles représentées sur la figure 5. La valeur de l'espacement "h" entre le corps annulaire 7 et l'électrode accélératrice est alors comprise entre 3 et 3,5 mm. Pour faire fonctionner la source d'ions, on injecte à l'intérieur une substance de travail, par exemple du gaz argon, à partir duquel se forment les ions. Le principe de fonctionnement de la source d'ions est le suivant. La source d'ions est reliée à une enceinte à vide (non représentée sur la figure 1), pompée par exemple à l'aide d'une pompe à vapeur d'huile. La source d'ions est reliée à un système de refroidissement par eau ( non représenté sur la figure), à des sources d'alimentation et à un système d'amenée de la substance de travail (non représenté sur la figure), par exemple de-l'argon. On crée dans l'enceinte à vide un vide correspondant à une pression d'environ 10 5 mm Rg. La cathode 9 est ensuite chauffée par un courant continu de 140 À à la température d'émission. Après la mise en marche de la source d'alimentation de la bobine 6 de l'électro-aimant, l'argon est amené par un tube (non représenté sur la figure) à la source dotions. Le courant d'argon s'accrott jusqu'à ce qu'il s'établisse dans l'enceinte à vide une pression de 1 à 2.104 mm Hg. à une vitesse efficace de puisement atteignant 1000 1/s. Après la mise en marche de la source d'alimentation de l'anode 10, une tension de 40 à 70 V est appliquée entre la cathode 9 et l'anode 10. Un arc de décharge est amorcé alors dans le corps annulaire. La tension de décharge naît spontanément et il surgit un courant d'arc qui doit -ê-t;re élevé à 20 ou 30 A par élévation de la tension de décharge. Le plasma formé dans le corps annulaire 7 diffuse le long des lignes de force du champ magnétique vers la zone de la fente du corps annulaire 7. Une tension accélérés trice est appliquée entre le corps annulaire 7 et le corps cylindrique 1. Dans la fente du corps annulaire 7 se dessine la limite du plasma sur laquelle les ions se trouvent recueillis sous l'action du champ électrique. La limite du plasma est fonction de la tension appliquée entre le corps annulaire 7 et ltélectrode accélératrice. La densité du courant ionique prélevé sur la limite du plasma est fonction de la tension appliquée et de l'espacement entre la limite du plasma et l'électrode accélératrice. En outre, la densité du courant passant par la fente annulaire dans l'électrode accélératrice est limitée par la charge volumique propre du faisceau d'ions, cette charge perturbant ce dernier.Un accroissement du courant ionique à prélever (l'espacement entre l'électrode accélératrice et la limite du plasma restant inchangé) est possible grâce à une élévation de la concentration du plasma et à une réduction de l'action de la charge volumique propre du faisceau d'ions sur la divergence de celui-ci dans l'espace compris entre la limite du plasma et ltélectrode accélératrice. Une neutralisation de la charge volumique propre du faisceau d'ions dans l'espace accélérateur se fait en dirigeant le faisceau d'électrons émis par la cathode thermoélectronique 11 dans l'espace accélérateur. Cela s'obtient en mettant en marche la source d'alimentation de la cathode thermoélectronique 11 et en la chauffant par un courant continu de 10 à 15 A à la température d'émission. Les électrons dégagés de la surface de la cathode thermoélectronique 11 chauffée sont accélérés par une tension appliquée dans la direction inverse au courant ionique. Ces électrons pénètrent dans l'espace compris entre le corps annulaire 7 et 11 électrode accélératrice et y sont retenus à l'aide des champs électrique et magnétique radial. la dérive des électrons suivant les trajectoires cardiordes le long de la fente annulaire du corps annulaire 7 crée une charge d' espace négative qui compense la charge volumique propre du faisceau d 'ions. Pour retenir efficacement les électrons, il faut que les lignes de force magnétiques du champ magnétique radial créé par la bobine 6 de 1' électro-aimant coïncident avec les surfaces équipotentielles du champ électrique dans l'espacement accélérateur. L'intensité du champ magnétique induit dans la fente annulaire de l'électrode accélératrice dépasse une certaine valeur critique dépendant de la valeur de la tension accélératrice et de l'espace accélérateur. Dans ces conditions, les électrons passent au voisinage seulement de la surface émettrice des ions, c'est-àdire au voisinage de la limite du plasma , et contournent le corps annulaire 7, atteignent les électrodes qui sont sous même potentiel que la cathode thermoélectronique 11. En traversant le gaz résiduel, le faisceau d'ions ionise celui-ci, et les électrons résultants dérivent sous l'action du champ électrique dû au faisceau d'ions le long du faisceau et parviennent à l'espace accélérateur, en compensant en partie la charge volumique du faisceau d'ions, ce qui est analogue à l'effet des électrons dégagés de la surface de la cathode thermoélectronique 11. il est à noter qu'en faisant fonctionner la source d'ions àune pression de 3.14à 1.10 5 mm Hg dans l'enceinte à vide, la quantité d'électrons formés au cours du passage dans le gaz résiduel est suffisante pour compenser la charge volumique propre du faisceau d'ions dans l'espace accélérateur, et il est possible d'obtenir un faisceau d'ions d'argon dirigé de 0,2 À à 0,5 A ayant une énergie de 1 keV à 5 keV respectivement. Une baisse de pression ultime provoque une insuffisance d'électrons, celle-ci ne pouvant titre compensée qu'à l'aide des électrons émis de la cathode thermoélectronique 11. En outre, la source d'ions proposée permet de neutraliser en courant le faisceau d'ions sur une surface à traiter (cible). Afin d'edfeetuer cette neutralisation en courant de la charge volumétrique du faisceau d'ions sur la cible, il faut appliquer à la cathode thermoélectronique 11 une tension de polarisation négative de 30 à 40 V par rapport à l'électrode accélératrice ou adapter la section et la longueur du fil constitutif de la cathode thermoélectronique Il de manière qu'une chute de tension sur la cathode thermoélectronique 11 à la température d'émission constitue de 30 à 40 V, la borne "+" de la source d'alimentation de la cathode thermoélectronique 11 devant alors être reliée à 1' électrode accélératrice. Ainsi, l'avantage offert par la source d'ions proposée réside en ce quelle permet d'avoir un faisceau d'ions monoénergétique de grande intensité, et encore d'effectuer une neutralisation en courant da faisceau d'ions sur la cible. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus particulièrement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Source de faisceau d'ions creux comportant une cathode et une anode renfermées dans un corps cylindrique comportant des faces de bout dont l'une possède un trou axial et dont l'autre est pleine, une barre étant rigidement fixée sur celle-ci co axialement au corps par l'une de ses extrémités, cette barre portant sur son autre extrémité un disque introduit dans le trou axial de la face de bout perforée et constituant avec la paroi latérale du trou une fente annulaire pour la sortie des ions, -une bobine d'électroaimant étant disposée à l'intérieur du corps et coaxialement à celui-ci et des moyens d'accélération étant prévus pour accélérer les ions, caractérisée en ce que dans le corps cylindrique est placé un corps annulaire creux électriquement isolé du corps cylindrique et coaxial à celui-ci, ce corps annulaire couvrant les cathode et anode annulaires et étant muni d'une fente annulaire dans la face de bout tournée vers la fente annulaire de la face de bout du corps cylindrique, à 11 extérieur duquel et coaxialement auquel une cathode thermoélectronique est disposée au voisinage de sa face de bout présentant la fente annulaire, le corps cylindrique et la barre avec disque étant constitués en un matériau magnétique doux et le corps annulaire étant constitué en un matériau amagnétique. 2. Source de faisceau d'ions creux selon la revendication I, caractérisée en ce que la section de la barre et la configura tion des bords du trou de la face de bout du corps cylindrique et du disque sont choisies de manière que les lignes de force du champ magnétique induit par la bobine de l'électro-aimant entre les faces de bout perforées des corps cylindrique et annulaire corncident avec les surfaces équipotentielles d'un champ électri que apparaissant lors de l'application d'une tension au corps annulaire.