Наведено результати експериментального дослідження радіаційного випромінювання електростатичного прискорювача "Сокіл" на енергію 2 МеВ для ядерного мікроаналізу. Розроблено та досліджено систему радіаційного захисту прискорювача "Сокіл". Система зменшує потужність дози випромінювання на 2 порядки.

Досліджено можливості підвищення яскравості іонного високочастотного (ВЧ) джерела та зниження енергетичного розкиду пучка іонів джерела щодо збільшення роздільної здатності ядерного мікрозонда. Створено експериментальну установку, яка дозволяє проводити вимірювання іонно-оптичних характериск ВЧ-джерел іонів. Розроблено ВЧ-системи живлення іонного джерела з регульjваною у широкому діапазоні ВЧ-потужністю та сталою частотою. Проведено дослідження ВЧ-джерела іонів за відсутності магнітного поля. Розроблено методики оцінки густини плазми іонного ВЧ-джерела залежно від величини ВЧ-потужності та тиску газу. Здійснено експериментальне вимірювання густини плазми ВЧ-джерела іонів за допомогою НВЧ-інтерферометра. Проведено дослідження ВЧ-джерела іонів з зовнішнім магнітним полем, розроблено методику експериментального вимірювання енергетичного розкиду пучка іонів ВЧ-джерела.

Досліджено розвиток методів оптимізації нелінійних процесів формування пучка в ядерному скануючому мікрозонді (ЯСМЗ). Розвинено формалізм опису нелінійної динаміки фазових множин у зондоформувальних системах (ЗФС) двох типів: мікрозонда та прожектора. Показано, що зростання величини нелінійності ЗФС призводить до принципового обмеження застосування таких систем у ЯСМЗ для задач мікроаналізу. Формалізовано задачу оптимізації процесу формування пучка в ЗФС у вигляді задачі нелінійного програмування. Розв'язок задачі оптимального формування пучка в нелінійних ЗФС на базі параметричних мультиплетів магнітних квадрупольних лінз (МКЛ) дозволяє визначити межову роздільну здатність такого класу систем. Розроблено концепцію компактного ЯСМЗ на базі імерсійної ЗФС, у якій у процес формування пучка включена прискорювальна трубка електростатичного прискорювача. Проведено оптимізацію нелінійного процесу формування пучка в імерсійній ЗФС. Розроблено інтегрований дублет МКЛ нового типу, який дозволяє розв'язати задачу, пов'язану з точним юстуванням лінз у розподілених квадрупольних ЗФС. Створено експериментальну установку ЯСМЗ, у якій застосовано оптимізовану розподілену ЗФС із двома інтегрованими дублетами МКЛ. Одержано експериментальні профілі виходу вторинної електронної емісії за сканування пучком каліброваної мідної сітки, на підставі обробки яких визначаються розміри зонда. Розглянуто два підходи обробки профілів: у припущенні гаусового розподілу щільності струму в зонді та теоретичному розподілі, одержаному в результаті розв'язку задачі динаміки фазової множини в нелінійній ЗФС. Показано, що теоретичний профіль найбільш точно описує експериментальні результати. Це дозволяє стверджувати про адекватність теоретичної моделі нелінійних процесів формування пучка в ЗФС ЯСМЗ.

Досліджено вплив різних типів систем екстракції геліконного ВЧ-джерела іонів у зовнішньому неоднорідному магнітному полі, виміряно фазові, енергетичні та масові характеристики екстрагованих пучків. Виконано розрахунки фазового портрета іонного пучка в площині вихідної апертури діаметром 1,5-мм і 1-мм з метою дослідження впливу діаметра апетури на величину параксіальної яскравості. Створено сильнострумову екстрагувальну систему та високояскравісну систему екстракції, що має металеву апертуру екстракції, яка відокремлена від плазмового електрода ізолювальним кварцовим диском.

Описана методика измерения плотности тока по поперечному сечению пучка ионов на выходе электростатического ускорителя, основанная на регистрации характеристического рентгеновского излучения, возбуждаемого ионами пучка, от специальной мишени, которая может перемещаться поперек пучка в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Мишень представляет собой диск из алюминия с сердечником из молибдена. При диаметре сердечника 0,3 мм измерены двумерные распределения плотности в протонном пучке диаметром 3 мм ускорителя "Сокол" ННЦ ХФТИ. Распределения показали заметные отклонения от осевой симметрии. Полученные распределения позволяют произвести корректное вычисление эффективной площади пучка и тем самым определять эффективное значение флюенса в экспериментах по ионному облучению в случаях, когда сканирование пучка является нежелательным.

Вперше формалізовано задачу оптимізації процесів формування пучка з неоднорідною фазовою густиною іонів у квадрупольних зондоформувальних системах (ЗФС) ядерного мікрозонда, де цільовою функцією є величина площі обмеженої контуром на напіввисоті розподілу густини струму пучка на мішені. Розроблено новий метод відновлення параметрів привісьового розподілу яскравості пучка в траєкторному фазовому просторі, заснований на інтегральному представленні струму пучка, що пройшов через два прецизійні коліматори з прямокутними вікнами. Запропоновано новий підхід узгодження параметрів розподілу фазової густини пучка з іонно-оптичними характеристиками ЗФС мікрозонда, заснований на застосуванні конденсорної системи у вигляді дублету електростатичних квадрупольних лінз. Вперше досліджено вплив величини привісьової яскравості пучка на просторову роздільну здатність мікрозонда та показано існування обмежень на мінімальні розміри зонда в конвенційних ЗФС.

Проаналізовано фактори, що впливають на граничну роздільну здатність методів пружного розсіяння іонів. Показано підвищення роздільної здатності у 10 разів (з 15 - 30 кеВ до 1,5 - 3 кеВ за енергії первинних іонів 1 МеВ) за рахунок використання електростатичного спектрометра замість стандартного напівпровідникового детектора, а також за рахунок зменшення розкиду енергії первинних іонів. У складі аналітичного прискорювального комплексу створено новий канал пружного розсіяння, оснащений прецизійним електростатичним спектрометром з відносною енергетичною роздільною здатністю 3 х 10{\up\fs8 -4}. Досліджено поверхні розплавлених металів методом резерфордівського зворотного розсіяння та експериментально показано, що за кута розсіяння 38° вклад шорсткості поверхні зразка в роздільну здатність методу не перевищує 1,8 кеВ. За рахунок оптимізації іонно-оптичної системи збільшено густину іонного струму на мішені приблизно у 60 разів, що дозволило звузити стабілізаційну щілину прискорювача, та завдяки цьому зменшити енергетичний розкид первинного пучка до 0,9 кеВ на 1 МВ прискорювальної напруги. На створеному аналітичному каналі пружного розсіяння методом ядер віддачі визначено стехіометричне співвідношення в зразку пресованої губки гідриду титану. Показано, що на один атом титану в зразку приходиться менше двох атомів водню.

Індекс рубрикатора НБУВ: В381.111.055

Рубрики:

Пучки важких іонів < Електростатичні прискорювачі >

Шифр НБУВ: Ж100357 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В381.111.055,022

Рубрики:

Пучки важких іонів < Електростатичні прискорювачі >

Шифр НБУВ: РА430116 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розроблено систему керування скануванням іонного пучку МеВ-них енергій для каналів ядерного скануючого мікрозонду та протонної літографії в складі прискорювально-аналітичного комплексу на базі електростатичного прискорювача "Сокіл" ІПФ НАН України. Систему введено в експлуатацію на заміну застарілій, яка працювала на мікроконтролерах. Систему побудовано на реконфігурованому модулі виробництва National Instruments із програмованою логічною інтегральною схемою (FPGA). Модуль працює в режимі реального часу та з'єднаний із комп'ютером швидодіючим інтерфейсом PCI-Express із буферизацією даних, що передаються. Система забезпечує два основних режими функціонування: експонування ділянок зразку за заданим профілем та отримання растрового зображення зразку або калібрувальної сітки у вторинних електронах. Експонування профілю можливе в режимах растрового та функціонального сканування. Також реалізовано автоматичне калібрування масштабу профілю та растру сканування. Застосування перепрограмованої логіки надає можливість оперативно налаштовувати систему під умови конкретного експерименту та наявне обладнання. Апаратні можливості системи надають можливість у подальшому під'єднати до 4 спектрометричних перетворювачів для отримання картини елементного складу зразків методами характеристичного рентгенівського випромінювання та зворотного розсіювання протонів. Проведено перші експерименти з опромінення поліметилметакрилату, наведено зображення отриманих мікроструктур, зняті на растровому електронному мікроскопі. Мета роботи - розробка системи управління скануванням високоенергетичного сфокусованого пучка в протонно променевій літографії для створення малорозмірних структур спеціального призначення, а також демонстрація ефективності розробленої системи.