Плазменный источник заряженных частиц для формирования совмещенных ионно-электронных пучков

One of the ways to increase the efficiency of the implementation of ion-plasma technologies of exposure to the surfaces of various materials is partial or full compensation of the positive charge of ions in the stream or on the treated surface, for which additional emitting systems are used that create compensating electron flows in the discharge space, accelerating gap or on the processed surface. It was previously shown that for the implementation of such a compensating effect, it is possible to use plasma sources of charged particles, capable of forming beams of both signs when the polarity of the accelerating voltage is changed. The main problem in this case is the difficulty in achieving simultaneously high emission efficiency of ions and electrons, since the conditions for their emission from plasma are significantly different. This article proposes a concept and a design developed on its basis for a prototype of a multi-discharge plasma electron-ion source for the joint or alternating formation of electron and ion beams. It is shown that the proposed design realizes the possibility of increasing the perveance by compensating for the space charge by particles of the opposite sign. A number of characteristics of the developed model of a plasma electron-ion source (current-voltage characteristics of the extraction of electrons and ions) are presented and its prospects for further development of an electron-ion source for industrial use on its basis are shown. Combined or alternating ion-electron beams formed in the presented source can be used to implement the technology of applying thin-film layers of metals, semiconductors, and dielectrics to maintain ionization processes and ensure stable discharge burning, compensation of both the space charge in the beam and the surface charge on the formed film.Одним из способов повышения эффективности реализации ионно-плазменных технологий воздействия на поверхности различных материалов является частичная или полная компенсация положительного заряда ионов в потоке или на обрабатываемой поверхности, для чего используются дополнительные эмитирующие системы, которые создают компенсирующие электронные потоки в разрядное пространство, ускоряющий промежуток или на обрабатываемую поверхность. Для реализации такого компенсирующего воздействия возможно применение плазменных источников заряженных частиц, способных при изменении полярности ускоряющего напряжения формировать пучки обоих знаков. Основная проблема при этом заключается в сложности достижения одновременно высокой эффективности эмиссии ионов и электронов, поскольку условия их эмиссии из плазмы существенно различаются. В данной статье предложена концепция и разработанная на ее основе конструкция макета мультиразрядного плазменного электронно-ионного источника для совместного или попеременного формирования электронных и ионных пучков. Показано, что в предложенной конструкции реализуется возможность повышения первеанса за счет компенсации объемного заряда частицами противоположного знака. Приведен ряд характеристик разработанного макета плазменного электронно-ионного источника (вольтамперные характеристики извлечения электронов и ионов) и показана его перспективность для дальнейшей разработки на его основе электронно-ионного источника для промышленного применения. Совмещенные или попеременные ионно-электронные пучки, формируемые в представленном источнике, могут быть использованы при реализации технологий нанесения тонкопленочных слоев металлов, полупроводников и диэлектриков для поддержания процессов ионизации и обеспечения устойчивого горения разряда, компенсации как объемного заряда в пучке, так и поверхностного на формируемой пленке

Magnetoelectric ordering of BiFeO3 from the perspective of crystal chemistry

In this paper we examine the role of crystal chemistry factors in creating conditions for formation of magnetoelectric ordering in BiFeO3. It is generally accepted that the main reason of the ferroelectric distortion in BiFeO3 is concerned with a stereochemical activity of the Bi lone pair. However, the lone pair is stereochemically active in the paraelectric orthorhombic beta-phase as well. We demonstrate that a crucial role in emerging of phase transitions of the metal-insulator, paraelectric-ferroelectric and magnetic disorder-order types belongs to the change of the degree of the lone pair stereochemical activity - its consecutive increase with the temperature decrease. Using the structural data, we calculated the sign and strength of magnetic couplings in BiFeO3 in the range from 945 C down to 25 C and found the couplings, which undergo the antiferromagnetic-ferromagnetic transition with the temperature decrease and give rise to the antiferromagnetic ordering and its delay in regard to temperature, as compared to the ferroelectric ordering. We discuss the reasons of emerging of the spatially modulated spin structure and its suppression by doping with La3+.Comment: 18 pages, 5 figures, 3 table

Gas discharge plasma disturbance by electron extractio

Gruzdev, V. A. Gas discharge plasma disturbance by electron extraction / V. A. Gruzdev, V. G. Zalesski, D. A. Antonovich // Plasma Physics and Plasma Technology : рroc. V Intern. Conf. on, Minsk, 18-22 Sept. 2006. / Institute of Molecular and Atomic Physics National Academy of Sciences of Belarus. – Minsk, 2006. – Vol. I. – P. 154–157

Emission current formation in Plasma electron emitters

A model of the plasma electron emitter is considered, in which the current redistribution over electrodes of the emitter gas-discharge structure and weak electric field formation in plasma are taken into account as functions of the emission current. The calculated and experimental dependences of the switching parameters, extraction efficiency, and strength of the electric field in plasma on the accelerating voltage and geometrical sizes of the emission channel are presented

Automated management by an electron-beam gun with the plasma emitter realised on the basis of the personal computer

Рассматривается вариант реализации системы автоматизированного управления электронно-лучевым энергокомплексом на базе электронно-лучевой пушки с плазменным эмиттером. Реализованная система автоматизированного управления электронно-лучевой пушкой с плазменным эмиттером на базе персонального компьютера с использованием собственной компоненты визуализации показаний датчиков предусматривает связь между основными элементами электронно-лучевой установки. Управление циклом электронно- лучевой сварки осуществляется с учетом рассмотренных основных особенностей построения систем автоматизированного управления электронно-лучевыми энергокомплексами на базе электронно-лучевых пушек с плазменным эмиттером.The variant of realization of system of automated management by an electron beam energy- complex on the basis of an electron beam gun with the plasma emitter is considered. The realized system of automated management by an electron beam gun with the plasma emitter on the basis of the personal computer with usage of the own component of visualization of indications of sensors provides communication between basic elements of electron beam installation. Management by a cycle of electron beam welding is carried out taking into account the considered basic features of construction of systems of automated management by an electron beam energy-complexes on the basis of electron beam guns with the plasma emitter

Way and device for diagnostics of electron-optical systems of plasma electron sources

Представлено устройство, позволяющее определять эмиттанс и распределение плотности тока по сечению электронного пучка, а также на их основе ряд дополнительных характеристик: диаметр пучка, его яркость, расходимость, хаотическую скорость электронов в пучке. Предложен способ диагностики электронно-оптических систем плазменных источников электронов, основанный на сравнении фазовых объемов формируемых пучков и позволяющий значительно сократить объем экспериментальной работы по оптимизации геометрии таких систем, а также систем фокусировки и отклонения.The device, allowing to determine the emittance and distribution of current density over an electronic beam section and also on their basis a number of additional characteristics: diameter of a beam, its brightness, divergence, chaotic speed of electrons in a beam, is presented. The way of diagnostics of electron-optical systems of plasma electron sources is offered, based on comparison of phase volumes of formed beams and allowing to reduce considerably the volume of experimental work on optimization of geometry of such systems, and also the systems of focusing and deviation