New Ion elastic scattering Beam Line of analytical complex at Iар NAS Ukraine

The paper presents a description of new Ion Backscattering Beam Line. Small-size electrostatic accelerator “Sokol” with a beam energy range of 0.2…2.0 MeV is used as an ion source. A detail of the Beam Line is using of magnetic spectrometer which allows to carry out precise (several nm) quantitative layer-by-layer non-destructive element analysis of solid composition and structure using Ion Elastic Scattering technique. Design of Backscattering Chamber allows realizing a full set of Ion Beam Analysis techniques. Proton and helium ion backscattering spectra are presented from the thin film samples. Simulated spectra fit well the experimental ones together. The last shows the analytical efficiency of Backscattering Beam Line.Описано новий канал зворотного розсіювання іонів. Джерелом іонів служить малогабаритний електростатичний прискорювач «Сокіл» з енергією пучка 0,2…2,0 МеВ. Особливістю каналу є використання магнітного спектрометра, який дозволяє проводити кількісний прецизійний (декілька нм) пошаровий неруйнівний елементний аналіз складу та структури твердих тіл методом пружного розсіювання іонів. Конструкція камер зворотного розсіювання дозволяє реалізовувати повний набір іонно-пучкових методів елементного аналізу. Представлені спектри зворотного розсіювання протонів та іонів гелію від тонкоплівкових зразків. Добре узгодження експериментального та розрахункового спектрів від імплантованого зразка корунду свідчить про дієздатність каналу зворотного розсіювання як аналітичного інструмента.Описан новый канал обратного рассеяния ионов. Источником ионов служит малогабаритный электростатический ускоритель «Сокол» с энергией пучка диапазоне 0,2…2,0 МэВ. Особенностью канала является использование магнитного спектрометра, позволяющего проводить количественный прецизионный (несколько нм) послойный неразрушающий элементный анализ состава и структуры твёрдых тел методом упругого рассеяния ионов. Канал состоит из: камеры обратного рассеяния общего назначения и камеры магнитного спектрометра с ионопроводом. Конструкция камер обратного рассеяния позволяет реализовать полный набор ионно-пучковых методов элементного анализа. Представлены спектры обратного рассеяния протонов и ионов гелия от тонкопленочных образцов. Хорошее согласие экспериментального и расчетного спектров от имплантированного образца корунда свидетельствует о работоспособности канала обратного рассеяния как аналитического инструмента

Axial energy spread measurements of a 27.12 MHz multicusp ion source

A 4.7 cm diameter and 8 cm long 27.12 MHz radio-frequency (RF) inductively coupled multicusp ion source has been designed for ion beam applications. Ion energy distribution functions (IED) of the extracted helium and argon ion beams were measured by use of a retarding field energy analyzer. Influence of the RF power, gas pressure and the extraction voltage on the ion energy spread of the beam is described. The ion energy spread is found to be 7 eV for helium beam at 200 W RF power and gas pressure of 5 mTorr.Розроблено 27,12 МГц мультикаспове ВЧ- іонне джерело діаметром 4,7 см і завдовжки 8 см для іонно- пучкових застосувань. Обмірювано функції розподілу іонів з енергії (ФРІЕ) витягнутого гелієвого та аргонового пучків за допомогою енергоаналізатора із затримуючим полем. Розглянуто вплив ВЧ- потужності, тиску газу та витягаючої напруги на енергетичний розкид іонів пучка. Мінімальний енергетичний розкид іонів гелієвого пучка дорівнює 7 еВ при 200 Вт ВЧ- потужності та 5 мТорр тиску газу.Разработан 27,12 МГц- мультикасповый ВЧ- ионный источник диаметром 4,7 см и длиной 8 см для ионно- пучковых приложений. Измерены функции распределения ионов по энергии (ФРИЭ) извлеченного гелиевого и аргонового пучков с помощью энергоанализатора с задерживающим полем. Рассмотрено влияние ВЧ- мощности, давления газа и вытягивающего напряжения на энергетический разброс ионов пучка. Минимальный энергетический разброс ионов гелиевого пучка равен 7 эВ при 200 Вт ВЧ- мощности и 5 мТорр давления газа