Еміттанс іонного ВЧ джерела малої потужності з мікрометровим екстракційним отвором

Анотація

Концепція компактного ядерного мікрозонда ґрунтується на використанні спеціалізованих джерел іонів зі струмом, що не перевищує декількох наноампер і малим розкидом по енергії. В ІПФ НАН України розроблено іонне ВЧ джерело для використання у компактному ядерному мікрозонді. Джерело працює при низькій ВЧ потужності < 10 Вт і призначене для генерації пучка іонів ¹H⁺, необхідного для стандартних методик, таких як PIXE, RBS та протонно-променева літографія. З метою зменшення еміттансу пучка та підвищення просторової роздільної здатності мікрозонда, діаметр екстракційного отвору джерела зменшено до 50 мкм. У роботі приводяться результати вимірювання загального струму та еміттансу пучка, який екстрагується з іонного ВЧ джерела малої потужності з мікрометричним екстракційним отвором. Наведено дані щодо вимірювання профілю пучка, його діаметра та кута розходження. ВЧ джерело має параметри: діаметр кварцової колби - 34 мм, довжина - 70 мм, робочий газ-водень, діаметр отвору екстракції – 50 мкм, ВЧ-потужність ≤10 Вт, частота ‑ 45 МГц, іонний струм до 100 нА. Напруга екстракції змінюється від 10 до 300 В, енергія пучка 1‑6,5 кеВ. Вимірювання еміттансу пучка проводилося за допомогою електростатичного сканера, виконаного за схемою Аллісона. Найменше значення емiттансу, що містить 90% повного струму пучка, дорівнює ε₉₀=1,36 π∙мм∙мрад, а rms-еміттанс‑ ε_rms=0,32 мм∙мрад. Нормалізований еміттанс становить ε_N=0,003 π∙мм∙мрад, а енергетично нормалізований емітанс дорівнює 0,1 π∙мм∙мрад∙(МеВ)^1/2. Таким чином, зменшення діаметра екстракційного отвору іонного джерела до 50 мкм призвело до помітного підвищення іонно-оптичних характеристик екстрагованого пучка.