Brevet FR2368047A1 — publié le 19780512

La présente invention concerne un dispositif destiné a mesurer la répartition de la densité de courant dans un faisceau de particules électriquement chargées. Il est particulièrement important, dans de nombreux appareils destinés R l'irradiation par des particules chargées électrique- ment (électrons ou ions), de mesurer la répartition de l'irradia- tion dans les différents points de la surface irradie, afin d'obtenir son adaptation maximale aux résultats désirés A titre d'exemple, l'utilisation du bombardement ionique pour l'usinage d'un matériau nécessite un faisceau homogène et bien centre au niveau de l'échantillon à traiter, afin d'obtenir une érosion uniforme de ce dernier. Or de nombreux paramètres influent sur le réglage du faisceau, et la nécessite fréquente d'opérer à l'in térieur d'une enceinte a vide complique la mesure. Il a été proposé de disposer des sondes à l'endroit de la surface a irradier, mais une mesure fine en nécessite un nombre prohibitif. I1 a été aussi proposé de remplacer les surfaces a irradier par des surfaces témoins, dont on mesure après coup, en différents points, l'érosion sous l'influence du bombardement. Il faut alors, pour chaque changement de paramètre du dispositif d'irradiation, faire un essai eomplet, ce qui, lorsqu'on opère sous vide, nécessite une suite d'opérations longues et fastidieuses. Le présente inverr-in propose de disposer, a ndroit ?e la surface irradiée une série d'électrodes collectrices en forme de couronnes circulaires concentriques, protegees par un cache rotat-if percé radialement d'autant d'orifices qu'il y a d'électrodes. La mesure instantanée des courants recueillis par les collecteurs fournit la répartition radiale de la densité de courant du faisceau suivant une direction déterminée ; la mesure de ces memes courants durant une révolution compléte du cache donne les variations angulaires ; enfin, la comparaison des mesures entre plusieurs révolutions successives permet de vérifier la stabilité temporelle du faisceau. Le disposltif se prête ainsi à une mesure dynamique et permet l'ajustement rapide des différents paramètres du dispositif dtir- radiation . Les passages de courant sont en nombre restreints et les electrodes collectrices étant fixes, aucun balai frotteur n'est nécessaire pour la mesure du courant recueilli. Enfin, le cache tournant est directement adaptable sur un porte substrat rotatif, organe que présente la majorité des enceintes a vide des dispositifs d'irradiation. L'invention, ainsi que ses particularités et avantages, sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après, présentée à titre d'exemple non limitatif, et des dessins annexés, où la figure 1 représente une vue section selon l'axe de rotation du dispositif selon l'invention. la figure 2 représente une vue de dessus de ce même dispositif. Comme le montrent les figures 1 et 2, le dispositif comporte une série (en l'occurence quatre) d'électrodes collectrices il à 14, en forme de couronnes-eirculaires coplanaires et toutes centrées sur le meme axe A Ces électrodes disposées sur un support fixe 3 sont isolées entre elles et par rapport à la masse par des supports isolants 31 à 34 ; de chacune d'elles part un conducteur isole 21 à 24 relié - la masse par l'intermédiaire d'un appareil de mesure 210 à 240 de l'intensité électrique, qui peuvent être les galvanomètres 'd'un enregistreur X-Y a e voies selcn Y.Elles sont protégées par des blindages métalliques en forme de couronnes 300 et 301, fixés sur le support 3. Les électrodes collectrices sont protégées de l'irradiation par un cache rotatif 4, entrainé par un axe 40, coaxial à l'axe A des collecteurs Il à 14 et qui a été représenté solidaire par une embase 400 du porte substrat rotatif 5 d'une enceinte à vide. Suivant un rayon du cache 4 sont menagés quatre fentes identiques 41 à 44, de longueur légèrement inférieure à la largeur des couronnes ; chaque orifice est disposé à l'aplomb de l'une des couronnes. Le cache rotatif 4 est disposé à l'endroit de la surface å irradier et entrainé dans un mouvement de rotation uniforme par le porte substrat 5. Les particules qui traversent les orifices 41 à 44 sont recueillies par les électrodes eollectrices corres- pondantes Il à 14, et l'on mesure pour chaque position angulaire du cache 4, grace aux galvanomètres 210 à 240, le courant recueilli par les collecteurs, courant qui est proportionnel à la densité de courant du faisceau au point considéré. Si l'on dispose pour la mesure de ces courants, d'enregistreurs X-Y le déplacement selon X est commandé par la rotation du cache, alors que le déplacement selon Y est proportionnel au courant recue'i. Les blindages 30 et 31 évitent de capter des électrons et des ions secondaires parasites à la mesure et protégent les isolant s des collecteurs de tout dépôt de matériaux pulvérises par le bombardement des particules irradiantes. Dans le cas où aucun porte-substrat rotatif n'est prévu à l'endroit de la surface à irradier, un moteur entraine directement l'axe 40. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la mesure de la répartition de la densité de courant dans un faisceau de particules électriquement chargées, caractérisé en ce qu'il comporte - une série d'électrodes collectrices en forme de couronnes circulaires coplanaires et coaxiales ; - des moyens de mesure de l'intensité du courant électrique pour mesurer le courant recueilli par chacune desdites électrodes - un cache tournant dans un plan parallèle au plan desdites électrodes autour d'un axe de rotation qui est l'axe desdites couronnes ; ce cache recouvrant la série d'électrodes et comportant autant d'orifices pour laisser pénétrer lesdites particules qu'il y a de dites électrodes ; chaque orifice étant disposé a l'aplomb de l'une desdites couronnes. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces desdits orifices sont identiqués. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits orifices sont alignés sur une droite passant par ledit axe de rotation.