XVI конференция молодых ученых и специалистов ОИЯИ

Вторичная электронная эмиссия - явление испускания твердыми телами вторичных электронов при их бомбардировке пучком первичных электронов.
Распределение вторичных электронов по энергии
- истинно вторичные e-
- неупруго отражённые e-
- упруго отражённые e-
/19
Вторичная электронная эмиссия
Зависимость КВЭЭ от энергии первичных электронов
N1, I1 – первичные электроны
N2, I2 – 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).
/19
Электронные облака
А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

β – скорость сгустка
b – радиус вакуумной камеры
Z – заряд ионов
re – радиус электрона
lspace – расстояние между сгустками
Для параметров NICA (ионы 197Au79+)
/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
e-
Д
О
Электронная пушка
C
/19
Ucath
e-
Д
О
Электронная пушка
Utarget
Iheat
А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

/19
А.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

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

/19
КВЭЭ
А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию
uA
Utarget
/19
Вид сверху
Вторичная электронная эмиссия

/19
/19
КВЭЭ
А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию
SEY - Secondary Electron Yield
SEY(Ee)
P≈10-8 Tor
Ucath = -1,5kV
Импульсный режим

/19
/19
КВЭЭ
А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию
SEY - Secondary Electron Yield
SEY(Ee)
P≈10-8 Tor
Ucath = -1,5kV
Импульсный режим

/19
КВЭЭ
Условия эксперимента
КВЭЭ с поверхностей образцов измерялся при следующих условиях:
1. Образцы «подвешивались» под регулируемый потенциал (±Utarget). 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

/19
Десорбция электронным пучком
КВЭЭ
А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию
P = 10-8 Тор
q/s= 300 uC/mm2
(Ie1) Ucath-Utarget

/19
Десорбция электронным пучком
КВЭЭ
А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию
P = 10-8 Тор
q/s= 300 uC/mm2
(Ie1) Ucath-Utarget

/19
КВЭЭ
wo – образец без покрытия (контрольный)
with – образец с покрытием TiN
Очистка пластины производилась только на энергии измерения КВЭЭ
P = 10-8 Тор
q/S ≈ 10 мКл/мм2
А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию
SEY(Ee)
Ucath
Энергетический спектр

Ucath
/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 = 10-8 Тор
Энергетический спектр

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

/19
КВЭЭ
/19
Абсорбция 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.
SEY↑ при q/S↓, P↑, T↑
А.Ю. Рудаков, Исследование влияния процессов сорбции на вторичную электронную эмиссию

/19
1. Измерения изменения КВЭЭ от времени с пластин при чистящем электронном пучке (десорбция) и без него (абсорбция).
а) Сравнительные измерения при вакууме: 10-7 ÷ 10-9 Тор
б) Сравнительные измерения при температуры пластин-образцов: 300 °K, 500 °K
Экстраполировать полученные результаты на вакуум 10-10 Тор и температуру 10 °K
2. Измерения при вакууме 10-10 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