Диафрагма ионного пучка

Полезная модель относится к ионно-пучковой обработке и может быть использована в конструкциях ионных имплантеров, а также других установках для ионного облучения.
Уровень техники
Из уровня техники известно устройство электромагнитного затвора [Патент РФ №2103709, МПК G 03 B 9/14 27.01.1998г]. Устройство содержит два лепестка затвора, кольцо установки экспозиции, поворачиваемое импульсным шаговым двигателем, кулачок установки экспозиции для открытия лепестков, прилив и спусковой кулачок, и фокусировочное кольцо, пружину обратного хода для обеспечения обратного хода фокусировочного кольца, деблокирующие средства для блокировки фокусировочного кольца, контактор, центральный процессор для управления поворотом импульсного шагового двигателя в соответствии с сигналом, поступившим со схемы определения освещенности и расстояния до объекта.
Однако этот затвор имеет сложную конструкцию с большим количеством движущихся частей, которые не обеспечивают одинаковую дозу для каждой точки облучаемого объекта.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является шторный затвор, имеющий независимое движение шторок, электронное управление выдержки и электромагнит, управляющий закрывающей шторкой, в котором механизм компенсации временной задержки движения шторок выполнен в виде двух соосно размещенных рычагов, на одном из которых установлен эксцентрик, управляющий шторками затвора и кинематически связанный через рычаг спускового механизма с регулируемыми микровинтом контактами включения схемы электромагнита [Авторское свидетельство СССР 318008, МПК G 03 B 9/13, публ. 19.10.1971г.].
К недостаткам описанного приспособления следует отнести так же невозможность обеспечения одинаковой дозы каждой точки облучаемого объекта и невозможность обеспечить надежность использования конструкции в вакууме и при высоких температурах в процессе облучения.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей предлагаемой полезной модели является создание диафрагмы для уменьшения времени нахождения образца под ионным пучком с повышенными эксплуатационными характеристиками в условиях вакуума, а также безопасность работы других частей вакуумной камеры (отсутствие вибраций и ударов при работе диафрагмы).
Технический результат - повышение долговечности диафрагмы ионного пучка в условиях вакуума и высоких температур, обеспечение равномерности облучения и уменьшение дозы ионного облучения, отсутствие вибраций при работе.
Предлагаемое устройство диафрагмы ионного пучка иллюстрируется графическими изображениями:
Фиг.1 – вид сверху, где 1 и 2 – соленоиды, 3 и 4 – пластины с отверстиями, 5 – источник ионного пучка.
Фиг.2 – сечение А-А фиг.1
Пластины 3 и 4 из вакуумного материала (например, нержавеющая сталь), в каждой из которых выполнено отверстие, располагают плоскопараллельно друг над другом так, что их отверстия не перекрываются в начальный момент времени, таким образом, пучки ионов (от  источника 5) не попадают на образец. Пластина 3 приводится в движение соленоидами 1 и 2, с сердечниками которых она соединена. При подаче напряжения на соленоиды пластина 3 смещается, таким образом, что отверстия пластин 3 и 4 перекрываются, образуя сквозное отверстие и открывая тем самым на время область над образцом, каждая точка которого получает одну и ту же дозу облучения. Пластина 3 соединена с сердечниками соленоидов 1 и 2 так, что можно проводить неограниченное количество перемещений пластины, поочередно подавая напряжение на соленоиды. Регулируя количество экспозиций и ширину сквозного отверстия, можно контролировать дозу облучения.
Работа системы осуществляется следующим образом.
Блок управления подает импульс напряжения на соленоид 1 до перекрытия отверстий пластин 3 и 4. Для завершения движения пластины 3 подается импульс на противоположный соленоид 2, который полностью её останавливает. При необходимости процесс повторяется в обратном порядке. Контроль с помощью блока управления перемещения пластины 3 позволяет исключить возможные столкновения частей диафрагмы внутри вакуумной камеры. Регулируя блоком управления время подачи и длительность импульсов напряжения, осуществляется настройка системы с учетом конструктивных особенностей.