XVI конференция молодых ученых и специалистов ОИЯИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССОВ СОРБЦИИ НА ВТОРИЧНУЮ ЭЛЕКТРОННУЮ ЭМИССИЮ А.Ю. Рудаков ОИЯИ ЛЯП СЭО Дубна /19А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

Вторичная электронная эмиссия - явление испускания твердыми телами вторичных электронов при их бомбардировке пучком первичных электронов. Распределение вторичных электронов по энергии a)- истинно вторичные e- b)- неупруго отражённые e- c)- упруго отражённые e- 2/19 Вторичная электронная эмиссия Зависимость КВЭЭ от энергии первичных электронов N 1, I 1 – первичные электроны N 2, I 2 – вторичные электроны А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

Электронные облака - пространственное динамическое распределение электронов, образованное в пучковой камере из первичных электронов резонансным вторично- эмиссионным размножением их на стенках камеры. Плотность электронных облаков зависит от коэффициента вторичной электронной эмиссии поверхности стенок вакуумных камер. Формирование электронных облаков можно промоделировать специализированными программами (например ECLOUD). 3/19 Электронные облака А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

β – скорость сгустка b – радиус вакуумной камеры Z – заряд ионов r e – радиус электрона l space – расстояние между сгустками Для параметров NICA (ионы 197 Au 79+ ) 4/19 Образование электронных облаков А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

Схема эксперимента по измерению КВЭЭ Д – диафрагма К – коллектор С - супрессор О – пластина образец К uA e- Д О Электронная пушка uAΠ C 5/19 U cath e- Д О Электронная пушка uA Π М Т U target I heat А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

6/19А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию Схема эксперимента по измерению КВЭЭ

1 – Изолятор ввода 2 – Вакуумная камера 3 – Пластины-образцы 4 – Люминофор /19 Схема крепления пластин образцов А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

8/19 Стенд «Рекуператор» electron guntargetHV power supply cool system А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

9/19 КВЭЭ А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию uA U target Вид сверху E 21 E 22 E 21 > E 22 ItIt Вторичная электронная эмиссия

10/19 КВЭЭ А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию SEY - Secondary Electron Yield SEY(Ee) P Tor Ucath = -1,5kV Импульсный режим

11/19 КВЭЭ А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию SEY - Secondary Electron Yield SEY(Ee) P Tor Ucath = -1,5kV Импульсный режим

12/19 КВЭЭ Условия эксперимента КВЭЭ с поверхностей образцов измерялся при следующих условиях: 1. Образцы «подвешивались» под регулируемый потенциал (±U target ). При этом потенциал катода и образца изменялись так, что сохранялась выбранная величина энергии электронов, падающих на пластину-образец. 2. Очистка пластин-образцов производилась электронным пучком а) на измеряемой энергии б) по всему диапазону энергии от 50 эВ до потенциала катода с шагом 50 эВ 3. Ток электронного пучка: а) Постоянный – при очистке пластин-образцов и измерении КВЭЭ б) Импульсный – при измерении тока вторичных электронов с очисткой образца или без. В данном режиме ток первичных электронов не измерялся А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

13/19 Десорбция электронным пучкомКВЭЭ А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию P = Тор q/s= 300 uC/mm 2 (I e1 ) U cath -U target

14/19 Десорбция электронным пучкомКВЭЭ А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию P = Тор q/s= 300 uC/mm 2 (I e1 ) U cath -U target

15/19 КВЭЭ wo – образец без покрытия (контрольный) with – образец с покрытием TiN Очистка пластины производилась только на энергии измерения КВЭЭ P = Тор q/S 10 мКл/мм2 А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию SEY(Ee) Ucath Энергетический спектр

Ucath 16/19 Предварительная очистка производилась по всему измеряемому спектру энергий wo – образец без покрытия (контрольный) with – образец с покрытием TiN q/S 10 мКл/мм2 КВЭЭ А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию SEY(Ee) P = Тор Энергетический спектр

17/19А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию КВЭЭАбсорбция остаточного газа P = 3*10 -8 Тор [TiN] Импульсный режим P = 2*10 -8 Тор [wo] P = Тор [wo] P = Тор [TiN]

18/19 КВЭЭАбсорбция остаточного газа Коэффициент вторичной эмиссии для выбранного материала зависит от степени очистки. Степень очистки зависит от плотности заряда чистящего электронного пучка, давления остаточного газа и температуры поверхности стенок вакуумных камер. SEYпри q/S, P, T А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

19/19 1. Измерения изменения КВЭЭ от времени с пластин при чистящем электронном пучке (десорбция) и без него (абсорбция). а)Сравнительные измерения при вакууме: Тор б)Сравнительные измерения при температуры пластин-образцов: 300 °K, 500 °K Экстраполировать полученные результаты на вакуум Тор и температуру 10 °K 2. Измерения при вакууме Тор и лучше с использованием криогенного насоса. 3. Отработка методик очистки поверхностей электронным пучком. 4. Работа с покрытиями другого состава: TiZrV, TiCN, TiZr (сотрудничество c Госкорпорацией «Порошковая металлургия», г.Минск) Ближайшие планы А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

20/20 Спасибо за внимание А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию